Я помню, как это было до пенициллина. Я был студентом-медиком в конце Второй мировой войны, еще до того, как препарат стал широко доступен для гражданского применения, и каждую зиму наблюдал, как палаты нью-йоркского госпиталя Бельвью заполняются до отказа. Настоящий византийский город сам по себе, Бельвью раскинулся на четырех городских кварталах, его вонючие, устаревшие здания жались друг к другу под странными углами и соединялись между собой хитросплетением подземных туннелей. В военное время Нью-Йорк, переполненный рабочими, матросами, солдатами, пьяницами, беженцами и их болезнями со всего мира, был, пожалуй, самым подходящим местом для получения всестороннего медицинского образования. Хартия Бельвью гласила, что, независимо от того, насколько он был заполнен, каждый пациент, нуждающийся в госпитализации, должен был быть принят. В результате кровати были сложены бок о бок, сначала в проходах, затем вынесены в коридор. Палата закрывалась только тогда, когда было физически невозможно вынести еще одну кровать из лифта.
У большинства из этих пациентов была долевая (пневмококковая) пневмония. Развитие болезни не заняло много времени; бактерии бесконтрольно размножались, попадая из легких в кровоток, и в течение трех-пяти дней после появления первых симптомов наступил кризис. Температура поднялась до 104 или 105 градусов по Фаренгейту, и начался бред. На тот момент у нас было два признака, по которым можно было ориентироваться: если кожа оставалась горячей и сухой, жертва умирала; потливость означала, что пациент выкарабкается. Хотя сульфаниламидные препараты часто были эффективны при более легких пневмониях, исход тяжелой долевой пневмонии по-прежнему зависел исключительно от борьбы между инфекцией и собственной сопротивляемостью пациента. Уверенный в своих новых медицинских знаниях, я с ужасом обнаружил, что мы бессильны изменить ход этого
заражение любым способом.
Любому, кто не пережил переходный период, трудно осознать изменения, вызванные пенициллином. Болезнь со смертностью около 50 процентов, от которой ежегодно умирает почти сто тысяч американцев, которая поражает как богатых, так и бедных, молодых и старых, и от которой у нас не было защиты, можно было внезапно вылечить за несколько часов с помощью щепотки белого порошка. Большинство врачей, окончивших университет после 1950 года, никогда даже не сталкивались с обострением пневмококковой пневмонии. Хотя влияние пенициллина на медицинскую практику было глубоким, его влияние на философию медицины было еще большим. Когда в 1928 году Александр Флеминг заметил, что случайное заражение плесенью Penicillium notatum убило его бактериальные культуры, он сделал главное открытие научной медицины. Бактериология и санитария уже победили великую чуму. Теперь пенициллин и последующие антибиотики победили последнего из невидимых крошечных хищников.
Лекарства также завершили изменения в медицине, которые набирали силу с девятнадцатого века. До этого медицина была искусством. Шедевр— лекарство - стал результатом воли пациента в сочетании с интуицией врача и умением использовать средства, отобранные в результате тысячелетий наблюдений методом проб и ошибок. За последние два столетия медицина все больше и больше становилась наукой, или, точнее, приложением одной науки, а именно биохимии. Медицинские методы стали проверяться как на соответствие современным концепциям биохимии, так и на соответствие их эмпирическим результатам. Методы, которые не соответствуют таким химическим концепциям — даже если кажется, что они работают, — были отвергнуты как псевдонаучные или откровенно мошеннические.
В то же время и как часть того же процесса сама жизнь стала определяться как чисто химическое явление. Попытки найти душу, жизненную искру, нечто тонкое, что отличало живую материю от неживой, потерпели неудачу. По мере того как росли наши знания о калейдоскопической активности внутри клеток, жизнь стала рассматриваться как набор химических реакций, фантастически сложных, но ничем не отличающихся по своему характеру от более простых реакций, проводимых в каждой школьной лаборатории. Казалось логичным предположить, что болезни нашей химической плоти лучше всего излечиваются правильным химическим противоядием, точно так же, как пенициллин уничтожает бактериальных захватчиков, не причиняя вреда клеткам человека. Несколько лет спустя расшифровка кода ДНК, казалось, дала такие убедительные доказательства химической основы жизни, что двойная спираль стала одним из самых гипнотических символов нашего времени. Это казалось окончательным доказательством того, что мы эволюционировали на протяжении 4 миллиардов лет случайных молекулярных встреч, не руководствуясь никакими руководящими принципами, кроме неизменных свойств самих атомов.
Философским результатом успеха химической медицины стала вера в технологическое решение проблемы. Лекарства стали лучшим или единственно действенным средством лечения всех болезней. Профилактика, питание, физические упражнения, образ жизни, физическая и психическая уникальность пациента, загрязнители окружающей среды — все это было замалчиваемо. Даже сегодня, после стольких лет и миллионов долларов, потраченных на ничтожные результаты, все еще предполагается, что лекарством от рака будет химическое вещество, которое убивает злокачественные клетки, не причиняя вреда здоровым. По мере того как хирурги становились все более искусными в восстановлении структур тела или замене их искусственными частями, технологическая вера стала включать идею о том, что пересаженная почка, пластиковый сердечный клапан или тазобедренный сустав из нержавеющей стали и тефлона ничуть не хуже оригинала — или даже лучше, потому что они не будут изнашиваться так быстро. Идея бионического человека была естественным результатом восторга от пенициллина. Если человек - это просто химическая машина, то идеальный человек - робот.
Никто, кто видел снижение заболеваемости пневмонией и тысячью других инфекционных заболеваний или видел глаза умирающего пациента, которому новый сердечный клапан только что подарил еще десять лет жизни, не станет отрицать преимущества технологии. Но, как и большинство достижений, это стоило нам чего-то невосполнимого: человечности медицины. В технологической медицине нет места какой-либо предполагаемой святости или уникальности жизни. Пациенту не нужна ни собственная сила самовосстановления, ни какая-либо стратегия для ее усиления. Отношение к жизни как к химическому автомату означает, что не имеет значения, заботится ли врач о пациенте — или даже знает — его, любит ли пациент врача и доверяет ли ему.
Из-за того, что медицина оставила после себя, мы сейчас находимся в настоящем технологическом тупике. Обещание человечеству в будущем прекрасного здоровья и долгой жизни оказалось пустым звуком. Дегенеративные заболевания — сердечные приступы, атеросклероз, рак, инсульт, артрит, гипертония, язвы и все остальные — заменили инфекционные болезни в качестве главных врагов жизни и разрушителей ее качества. Невероятная стоимость современной медицины сделала ее еще более недоступной для бедных, чем когда-либо, и теперь
угрожает потопить сами экономики западных стран. Наши методы лечения слишком часто оказывались обоюдоострыми, позже вызывая вторичную болезнь; тогда мы отчаянно ищем другое лекарство. А дегуманизированное лечение симптомов, а не пациентов, оттолкнуло многих из тех, кто может позволить себе платить. Результатом стала своего рода медицинская шизофрения, при которой многие отказались от традиционной медицины в пользу холистической, провидческой, которая слишком часто пренебрегает реальными преимуществами технологий, но, по крайней мере, делает упор на взаимоотношениях врача и пациента, профилактической помощи и врожденной восстанавливающей способности природы.
Неудача технологической медицины, как это ни парадоксально, связана с ее успехом, который поначалу казался настолько ошеломляющим, что сметал все аспекты медицины как искусства. Врач больше не сострадательный целитель, работающий у постели больного и использующий сердце и руки так же, как разум, он превратился в безличного служителя в белом халате, работающего в офисе или лаборатории. Слишком много врачей больше не учатся у своих пациентов, только у своих профессоров. Прорывы в борьбе с инфекциями убедили профессию в собственной непогрешимости и быстро превратили ее убеждения в догму. Жизненные процессы, которые были необъяснимы в соответствии с современной биохимией, были либо проигнорированы, либо неверно истолкованы. По сути, научная медицина отказалась от главного правила науки — пересмотра в свете новых данных. В результате постоянного расширения горизонтов, которое делало физику столь важной, в медицине не произошло. Механистические допущения, лежащие в основе современной медицины, остались с начала века, когда наука заставляла догматическую религию видеть доказательства эволюции. (Повторное возникновение того же конфликта сегодня показывает, что битва против застывшего мышления никогда не бывает окончательно выиграна.) Достижения кибернетики, экологической химии и химии питания, а также физики твердого тела не были интегрированы в биологию. Некоторые области, такие как парапсихология, были вообще исключены из основных научных исследований. Даже генетическая технология, которая сейчас вызывает такое затаенное восхищение, основана на принципах, не оспаривавшихся десятилетиями, и не связана с более широкой концепцией жизни. Медицинские исследования, которые ограничивались почти исключительно медикаментозной терапией, с таким же успехом могли носить
шоры на глазах последние тридцать лет.
Поэтому неудивительно, что медицинская биология страдает своего рода туннельным видением. Мы много знаем об определенных процессах, таких как генетический код, функция нервной системы при зрении, движении мышц, свертывании крови и дыхании как на соматическом, так и на клеточном уровнях. Однако эти сложные, но поверхностные процессы являются лишь инструментами, которые жизнь использует для своего выживания. Большинство биохимиков и врачей не намного ближе к "правде" о жизни, чем мы были три десятилетия назад. Как написал Альберт Сент-Дьердь, первооткрыватель витамина С, "Мы познаем жизнь только по ее симптомам". Мы практически ничего не понимаем в таких основных жизненных функциях, как боль, сон и контроль дифференцировки клеток, роста и заживления. Мы мало знаем о том, как каждый организм регулирует свою метаболическую активность в циклах, созвучных колебаниям земли, Луны и солнца. Мы ничего не знаем почти о каждом аспекте сознания, которое в широком смысле можно определить как эгоистичную целостность, позволяющую каждому живому существу управлять своими реакциями на питание, процветание, размножение и избегание опасности с помощью паттернов, которые варьируются от тропизмов отдельных клеток до инстинктов, выбора, памяти, обучения, индивидуальности и творчества у более сложных форм жизни. Проблема с тем, когда "выдергивать вилку из розетки", показывает, что мы даже не знаем наверняка, как диагностировать смерть. Механистической химии недостаточно для понимания этих загадок жизни, и теперь она служит препятствием для их изучения. Эрвин Чаргафф, биохимик, который обнаружил спаривание оснований в ДНК и, таким образом, открыл путь к пониманию структуры гена, точно сформулировал нашу дилемму, когда писал о биологии: "Ни одна другая наука не занимается предметом, который она не может определить в самом своем названии".
Учитывая нынешнюю обстановку, мне повезло. Я не был хорошим, результативным врачом в современном смысле этого слова. Я потратил слишком много времени на нескольких неизлечимых пациентов, которые больше никому не были нужны, пытаясь выяснить, почему наше невежество подвело их. Я смог идти против господствующих ветров ортодоксии и потакать своей страсти к экспериментам. При этом я был частью малоизвестного исследовательского проекта, который положил начало новому определению жизни.
Мои исследования начались с экспериментов по регенерации, способности некоторых животных, в частности саламандры, выращивать идеальные замены разрушенным частям тела. Эти исследования, описанные в части 1, привели к открытию доселе неизвестного аспекта жизни животных — существования электрических токов в частях нервной системы. Этот прорыв, в свою очередь, привел к лучшему пониманию заживления костных переломов, новым возможностям для исследований рака и надежде на регенерацию человека — даже сердца и спинного мозга — в недалеком будущем, достижениям, которые обсуждаются в частях 2 и 3. Наконец, знание электрического измерения жизни дало фундаментальное понимание (рассмотренное в части 4) боли, исцеления, роста, сознания, природы
о самой жизни и опасностях, связанных с нашими электромагнитными технологиями.
Я верю, что эти открытия предвещают революцию в биологии и медицине. Возможно, однажды они позволят врачу контролировать и стимулировать исцеление по своему желанию. Я верю, что это новое знание также повернет медицину в сторону большего смирения, поскольку мы должны увидеть, что все, чего мы достигаем, меркнет перед силой самовосстановления, скрытой во всех организмах. Результаты, изложенные на следующих страницах, убедили меня в том, что наше понимание жизни всегда будет несовершенным. Я надеюсь, что осознание этого сделает медицину не менее наукой, а снова в большей степени искусством. Только тогда она сможет обеспечить обещанную свободу от болезней.
Есть только одно здоровье, но болезней много. Точно так же, по-видимому, существует одна фундаментальная сила, которая исцеляет, хотя у всех бесчисленных медицинских школ есть свои излюбленные способы заставить ее действовать. Наша господствующая мифология отрицает существование какой-либо такой обобщенной силы в пользу тысяч маленьких лекарств, лежащих на полках аптек, каждое из которых эффективно только против нескольких болезней или даже части одной из них. Эта система часто работает довольно хорошо, особенно для лечения бактериальных заболеваний, но по сути она ничем не отличается от более ранних систем, в которых конкретный святой или божество, управляющее определенной целебной травой, отвечало за каждую болезнь и каждую часть тела. Современная медицина не возникла в полном объеме из идей Пастера и Листера сто лет назад.
Если мы вернемся еще дальше, то обнаружим, что большинство медицинских систем сочетают такие особенности с прямым, единым обращением к одному и тому же жизненному принципу при всех заболеваниях. Задействовать внутреннюю силу можно многими способами, но все они являются вариациями четырех основных, пересекающихся паттернов: исцеления верой, магического исцеления, экстрасенсорного исцеления и спонтанного исцеления. Хотя наука высмеивает все четыре метода, иногда кажется, что они так же хорошо помогают при дегенеративных заболеваниях и при длительном заживлении, как и большинство из того, что может предложить западная медицина.
Исцеление верой создает транс веры как у пациента, так и у практикующего, поскольку последний действует как посредник между больным смертным и предполагаемой высшей силой. Поскольку неудачи обычно объясняются недостатком веры пациента, эта марка лекарств всегда была золотой жилой для шарлатанов. Когда это действительно так, это, по-видимому, усиление эффекта плацебо, который приводит к улучшению состояния примерно у трети испытуемых, которые думают, что их лечат, но на самом деле получают фиктивные таблетки в ходе испытаний новых лекарств. Исцеление верой требует от пациента еще большей уверенности, поэтому неверующий, вероятно, может помешать излечению и довольствоваться слабым удовлетворением типа "я же тебе говорил". Однако, если хотя бы несколько из этих часто подтверждаемых случаев являются подлинными, исцеленный внезапно
обнаруживает, что вера превратилась в уверенность, когда иссохшая рука ноет от непривычных ощущений, как у изголодавшегося животного, пробуждающегося от зимней спячки.
Магическое исцеление смещает акцент с веры пациента на натренированную волю врача и оккультные знания. Примером может служить легенда о Тете, египетском маге времен Хуфу (Хеопса), строителе Великой пирамиды. В возрасте 110 лет Тета был вызван в королевское присутствие, чтобы продемонстрировать свою способность присоединять отрубленную голову к телу, восстанавливая жизнь. Хуфу приказал обезглавить заключенного, но Тета осторожно предположил, что на данный момент он хотел бы ограничиться лабораторными животными. Итак, был обезглавлен гусь. Его тело лежало в одном конце зала, голова - в другом. Тета неоднократно произносил свои слова силы, и каждый раз голова и тело придвигались немного ближе друг к другу, пока, наконец, две стороны разреза не встретились. Они быстро слились, и птица встала и начала кудахтать. Некоторые считают легендарные чудеса Иисуса частью той же древней традиции, которой Христос научился в раннем детстве в Египте.
Независимо от того, верим мы в буквальную правдивость этих конкретных рассказов или нет, за прошедшие годы о "чудесах" исцеления свидетельствовало так много в остальном надежных свидетелей, что кажется самонадеянным отвергать их все как выдумки. Основываясь на материале, представленном в этой книге, я предлагаю "добровольное прекращение неверия" Кольриджа до тех пор, пока мы лучше не разберемся в исцелении. Очевидно, шаманы когда-то хорошо обслуживали по крайней мере некоторых из своих пациентов и до сих пор делают это там, где они выживают на окраинах индустриального мира. Магическая медицина предполагает, что наш поиск целительной силы - это не столько исследование, сколько акт вспоминания чего-то, что когда-то было интуитивно нашим, форма вспоминания, при которой знание передается или пробуждается через инициацию и ученичество у мужчины или женщины, обладающих силой.
Иногда, однако, секрет не обязательно раскрывать, чтобы его использовали. Изучалось множество экстрасенсов-целителей, особенно в Советском Союзе, чей дар бессознателен, непрошен и обычно обнаруживается случайно. Одним из тех, кто продемонстрировал свои таланты на Западе, был Оскар Эстебани. Полковник венгерской армии в середине 1930-х годов. Эстебани замечает, что лошади, за которыми он ухаживал, оправились от болезней быстрее, чем те, за которыми ухаживали другие. Он наблюдал и неофициально использовал свои способности в течение многих лет, пока, вынужденный эмигрировать после венгерской революции 1956 года, не поселился в Канаде и не привлек внимание доктора Бернарда Града, биолога из Университета Макгилла. Град обнаружил, что Эстебани может ускорить заживление измеренных кожных ран, нанесенных на спины мышей, поскольку
по сравнению с контрольной группой. Он не позволял Эстебани прикасаться к животным, а только касался их клеток руками, потому что само обращение с ними способствовало бы выздоровлению. Эстебани также ускорил рост растений ячменя и реактивировал поврежденные ультрафиолетом образцы желудочного фермента трипсина почти таким же образом, как магнитное поле, хотя приборы той эпохи не могли обнаружить магнитное поле вблизи его тела.
Типы исцеления, которые мы рассматривали до сих пор, включают транс и прикосновение как общие факторы, но некоторые режимы даже не требуют присутствия целителя. Спонтанные чудеса в Лурде и других религиозных святынях требуют всего лишь видения, горячей молитвы, возможно, кратковременной связи со святой реликвией и интенсивной концентрации на больном органе или конечности. Другие отчеты предполагают, что необходима только интенсивная концентрация, остальное - вспомогательные средства для достижения этой цели. Когда Диомед в пятой книге "Илиады" вывихивает бедро Энея камнем, Аполлон отводит троянского героя в храм исцеления и за считанные минуты полностью восстанавливает его способность пользоваться ногой. Позже Гектор получает такое же лечение после того, как камень в грудь сбивает его с ног. Мы могли бы отмахнуться от этих рассказов как от гиперболы великого поэта, если бы Гомер не был столь реалистичен в других деталях поля боя, и если бы у нас не было похожих рассказов о солдатах недавних войн, оправляющихся от "смертельных" ранений или продолжающих сражаться, не обращая внимания на травмы, которые обычно причиняют мучительную боль. Хирург британской армии, подполковник Х. К. Бичер, описал в печати 225 таких случаев после Второй мировой войны. Один солдат в Анцио в 1943 году, у которого шрапнелью было перебито восемь ребер возле позвоночника, пробиты почки и легкое, который посинел и был при смерти, продолжал пытаться встать со своих носилок, потому что думал, что лежит на своей винтовке. Кровотечение прекратилось, к нему вернулся цвет лица, и обширная рана начала заживать без какого-либо лечения, кроме незначительной дозы амитала натрия, слабого седативного средства, которое ему дали, потому что морфина не было.
Эти случайные проявления стресса на поле боя сильно напоминают способность йогов контролировать боль, останавливать кровотечение и быстро заживлять раны одной своей волей. Исследования биологической обратной связи, проведенные Фондом Меннингера и другими организациями, показали, что частично той же силой можно воспользоваться людям, не имеющим йогической подготовки. То, что волю можно применять к болезням организма, также было продемонстрировано Норманом Казингом в его решительной победе смехотерапии анкилозирующего спондилоартрита, тяжелого заболевания, при котором межпозвоночные диски и связки затвердевают подобно кости, и некоторыми аналогичными успехами пользователей методов визуализации, направленных на борьбу с раком.
К сожалению, ни один подход не является надежным. В нашем невежестве общим знаменателем всех методов лечения — даже химических, которые, как мы заявляем, мы понимаем, — остается их загадочность. Их непредсказуемость терзала врачей на протяжении всей истории. Врачи не могут объяснить, почему один пациент реагирует на крошечную дозу лекарства, которое не оказывает эффекта на другого пациента в десятикратно большей дозе, или почему некоторые виды рака переходят в стадию ремиссии, в то время как другие неуклонно прогрессируют, приводя к смерти.
Какими бы ни были средства, если энергия успешно сфокусирована, это приводит к чудесной трансформации. То, что казалось неумолимым упадком, внезапно обращается вспять. Исцеление можно почти назвать чудом. Мгновенный рост поврежденных частей тела и непобедимость к болезням - обычные явления божественного мира. Они постоянно появляются даже в мифах, которые не имеют ничего общего с темой исцеления как такового. Мертвые викинги отправлялись в царство, где они могли наслаждаться радостями убийства весь день напролет, зная, что их раны заживут вовремя, чтобы пережить хаос следующего дня. Бесконечно растущая печень Прометея была всего лишь хитроумной пыткой, устроенной Зевсом, чтобы орел, посланный в наказание за то, что бог послал человечеству огонь, мог вечно лакомиться его самым жизненно важным органом — хотя легенда также предполагает, что доисторические греки кое-что знали о способности печени увеличиваться в размерах в качестве компенсации за нанесенный ей ущерб.
Гидра тоже была искусна в этих бесцеремонных чудесах. Это было чудовище, которое Геракл должен был убить в качестве своей второй работы для царя Эврисфея. У зверя было где-то от семи до ста голов, и каждый раз, когда Геракл отсекал одну, на ее месте вырастали две новые - пока герою не пришла в голову идея приказать своему племяннику Иолаю прижечь каждую шею, как только голова коснется земли.
В восемнадцатом веке название Гидра было дано крошечному водному животному с семью-двенадцатью "головами", или щупальцами, на поломанном, похожем на стебель теле, потому что это существо способно к регенерации. Мифическая Гидра остается символом этой способности, которой в той или иной степени обладает большинство животных, включая нас.
Зарождение, нормальная трансформация жизни от семени к взрослой особи, казалось бы столь же неземным, как и возрождение, если бы это не было столь обычным делом. Мы видим одни и те же изменения в каждом из них. Греческий герой Кадм наращивает армию, высевая зубы убитого им дракона. Первобытный змей занимается любовью с Мировым Яйцом, из которого вылупляются все создания земли. Бог создает Адама из ребра Евы, или наоборот в более поздней версии. Слово Божье повелевает жизни развиваться. Генетические слова, закодированные в ДНК, описывают это развитие. На последовательных, но все еще ограниченных уровнях понимания каждое из этих верований пытается объяснить эту удивительно причудливую метаморфозу. И если бы какой-нибудь дикарь рассказал нам о волшебном черве, который построил маленький домик без окон и спал там целый сезон, тогда
однажды она появилась и улетела, как птица, украшенная драгоценными камнями, мы бы посмеялись над таким суеверием, если бы никогда не видели бабочку.
Работа целителя всегда заключалась в высвобождении чего-то непонятного, в устранении препятствий (демонов, микробов, отчаяния) между больным пациентом и силой жизни, незаметно ведущей к целостности. Средства могут быть прямыми — психические методы, упомянутые выше, — или косвенными: травы могут использоваться для стимулирования выздоровления; эта традиция простирается от доисторических мудрецов через греческие травы Диоскорида и европейские травы эпохи Возрождения до преобладающих медикаментозных методов лечения в настоящее время. Голодание, контролируемое питание и регулирование образа жизни во избежание стресса могут использоваться для вытягивания скрытой целительной силы из больного организма; мы можем проследить этот подход от современных натуропатов до Галена и Гиппократа. Служители храмов исцеления Древней Греции и Египта работали над тем, чтобы вызвать у пациента сновидение, которое либо запускало лечебный процесс во сне, либо подсказывало, что нужно делать при пробуждении -
Этот метод вышел из моды, но, должно быть, он работал довольно хорошо, поскольку храмы были заполнены мемориальными досками с надписями благодарных меценатов, которые выздоровели. На самом деле, этот способ был настолько почитаем, что Эскулапу, легендарному врачу, создавшему его, как говорили, дали два флакона, наполненных кровью Медузы, королевы-ведьмы со змееволосыми волосами, убитой Персеем. Кровь из ее левого бока восстановила жизнь, в то время как кровь из правого отняла ее — и это самое краткое описание сложного искусства медицины, которое мы, вероятно, найдем.
Чем больше я размышляю об истоках медицины, тем больше убеждаюсь, что все настоящие врачи стремятся к одному и тому же. Пропасть между народной терапией и нашей собственной версией из нержавеющей стали иллюзорна. Западная медицина исходит из тех же корней и, в конечном счете, действует с помощью тех же малоизученных сил, что и ее деревенские собратья. Наши врачи игнорируют это родство на свой страх и, что еще хуже, на страх своих пациентов. Все стоящие медицинские исследования и интуиция каждого знахаря являются частью одного и того же стремления познать одну и ту же неуловимую целительную энергию.
Неудачное заживление кости
Как хирург-ортопед, я часто размышлял об одном конкретном проявлении этой энергии, главной нерешенной проблеме моей специальности — несращении переломов. Обычно сломанная кость начинает срастаться через несколько 30 недель, если концы плотно прилегают друг к другу без движения. Однако иногда кость отказывается срастаться, несмотря на год или более наложенных гипсовых повязок и хирургическое вмешательство. Это катастрофа для пациента и горькое поражение для врача, который должен ампутировать руку или ногу и установить заменитель - протез.
На протяжении всего этого столетия большинство биологов были уверены, что в процессе роста и заживления участвуют только химические процессы. В результате большая часть работ по несоюзам была сосредоточена на метаболизме кальция и гормональных взаимосвязях. Хирурги также "освежали", или скоблили, поверхности переломов и изобретали все более сложные пластины и винты для жесткого удержания концов костей на месте. Эти подходы показались мне поверхностными. Я сомневался, что мы когда-нибудь поймем неспособность к исцелению, если по-настоящему не поймем само исцеление.
Когда я начал свою исследовательскую карьеру в 1958 году, мы уже многое знали о логистике восстановления костей. Казалось, что это включает в себя два отдельных процесса, один из которых выглядел совершенно иначе, чем заживление в других частях человеческого тела. Но у нас не было никакого представления о том, что приводит эти процессы в движение и управляет ими для создания костного моста через перелом.
Каждая кость покрыта слоем прочного волокнистого коллагена, белка, который является основным компонентом самой кости, а также образует соединительную ткань или "клей", который скрепляет все наши клетки друг с другом. Под коллагеновой оболочкой находятся клетки, которые ее вырабатывают, прямо рядом с костью; вместе эти два слоя образуют надкостницу. Когда кость ломается, эти клетки надкостницы делятся определенным образом. Одна из дочерних клеток остается там, где она есть, в то время как другая мигрирует в сгусток крови, окружающий перелом, и превращается в близкородственный тип, остеобласт, или костеобразующую клетку. Эти новые остеобласты образуют раздутое костное кольцо,
называется мозолью, вокруг перелома.
Еще одна операция по восстановлению проводится внутри кости, в ее поломанном центре, костномозговой полости. В детстве костный мозг в этой полости активно вырабатывает красные и белые кровяные тельца, в то время как во взрослом возрасте большая часть костного мозга превращается в жир. Однако некоторые активные костные клетки остаются в пористых извилинах внутренней поверхности. Вокруг разрыва из клеток костного мозга образуется новая ткань, которая наиболее легко образуется у детей и молодых животных. Эта новая ткань является неспециализированной, и клетки костного мозга, по-видимому, формируют ее не за счет увеличения скорости своего деления, как в каллусообразующих периостальных клетках, а за счет возврата к примитивному, неоэмбриональному состоянию. Затем бывшие неспециализированные клетки костного мозга превращаются в тип примитивных хрящевых клеток, затем в зрелые хрящевые клетки и, наконец, в новые костные клетки, которые помогают залечить перелом изнутри. Под микроскопом изменения, наблюдаемые в клетках этой внутренней зоны заживления, особенно у детей через неделю или две после перелома кости, кажутся невероятно хаотичными, и они пугающе похожи на высокозлокачественные клетки рака кости. Но в большинстве случаев их трансформации находятся под контролем, и кость заживает.
Доктор Маршалл Урист, один из крупнейших исследователей в области ортопедии, в начале 1960-х годов пришел к выводу, что этот второй тип заживления костей является эволюционным откатом, единственным видом регенерации, который у людей общий со всеми другими позвоночными. Регенерация в этом смысле означает повторный рост сложной части тела, состоящей из нескольких различных видов клеток, способом, напоминающим первоначальный рост той же части эмбриона, при котором необходимые клетки дифференцируются от более простых клеток или даже от, казалось бы, неродственных типов. Этот процесс, который я буду называть истинной регенерацией, следует отличать от двух других форм исцеления. Одним из видов регенерации, который иногда считается разновидностью, является физиологическое восстановление, при котором небольшие раны и повседневный износ в пределах одной ткани заживляются соседними клетками того же типа, которые просто размножаются, чтобы закрыть разрыв. Другой вид заживления происходит, когда рана слишком велика для восстановления одной тканью, но животному не хватает истинных регенеративных способностей для восстановления поврежденной части. В этом случае травму просто как можно лучше латают коллагеновыми волокнами, образуя шрам. Поскольку истинная регенерация наиболее тесно связана с эмбриональным развитием и, как правило, наиболее выражена у простых животных, ее можно считать наиболее фундаментальным способом исцеления.
Несращения не смогли сраститься, рассуждал я, потому что им не хватало чего-то, что запускало и контролировало нормальное заживление. Я уже начал задаваться вопросом, может ли внутренняя область заживления кости быть признаком истинной регенерации. Если это так, то это, вероятно, продемонстрировало бы процесс контроля в более ясной или простой форме, чем два других вида исцеления. Я решил, что у меня мало шансов найти ключ к разгадке в многоуровневой суматохе самой сломанной кости, поэтому я решил изучать регенерацию в одиночку, как это происходит у других животных.
Факт , ставший Легендой
Регенерация в растительном царстве происходит постоянно. Безусловно, это знание было приобретено очень рано в истории человечества. Помимо того, что многие растения, такие как виноградная лоза, заключают свои будущие поколения в таинственном семени, они могут образовать новое растение из одной части старого. Некоторые классические авторы имели представление о регенерации животных — Аристотель упоминает, что глаза очень молодых ласточек восстанавливаются после повреждений, а Плиний отмечает, что у осьминогов и ящериц отрастают утраченные "хвосты". Однако считалось, что отрастание является почти исключительно прерогативой растений.
Великий французский ученый Рене Антуан Фершо де Реомюр сделал первое научное описание регенерации животных в 1712 году. Реомюр посвятил всю свою жизнь изучению "насекомых", что в то время означало всех беспозвоночных, все, что было явно "ниже" ящериц, рогачей и рыб. Изучая раков, омаров и крабов, Реомюр доказал утверждения бретонских рыбаков о том, что у этих животных могут отрастать утраченные ноги. Он держал раков в отсеке для живой наживки на рыбацкой лодке, удаляя у каждого по клешне и наблюдая, как ампутированная конечность вновь предстает во всех анатомических подробностях. Крошечная копия конечности сформировалась внутри панциря; когда панцирь был выброшен в следующий сезон линьки, новая конечность развернулась и выросла до полного размера.
Реомюр был одним из научных гениев своего времени. Избранный в Королевскую академию наук, когда ему было всего двадцать четыре, он изобрел луженую сталь, фарфор Реомюр (непрозрачное белое стекло), искусственный жемчуг, более совершенные способы ковки железа, инкубаторы для яиц и термометр Реомюр, который до сих пор используется во Франции. В возрасте шестидесяти девяти лет он выделил желудочный сок из желудка и описал его пищеварительную функцию. Несмотря на другие его достижения, "насекомые" были любовью его жизни (он никогда не был женат), и он, вероятно, был первым, кто осознал огромную, разнообразную популяцию форм жизни, которые охватывал этот термин. Он заново открыл древний королевский пурпурный краситель из Murex trunculus (морской моллюск), и его работа по прядению хрупкого тонкого шелка из паутины была переведена на маньчжурский язык для китайского императора. Он был первым, кто пролил свет на социальную жизнь и сексуально разделенную кастовую систему пчел. Из-за того, что в последующие годы его затмили поддерживаемые судом ученые, которые ценили "здравый смысл" выше наблюдательности, исчерпывающее исследование Реомюра о муравьях было опубликовано только в 1926 году. Тем временем нескольким поколениям формикологов потребовалось время, чтобы охватить ту же тему, включая описание крылатых муравьев, совокупляющихся в полете, и доказательство того, что они являются не отдельным видом, а половой формой бескрылых муравьев. В 1734 году он опубликовал первый из шести томов своей Естественной истории насекомых, ставшей важной вехой в биологии.
Реомюр внес такой большой вклад в науку, что на протяжении десятилетий его изучение регенерации оставалось незамеченным. В то время никого по-настоящему не волновало, какие странные вещи вытворяли эти неважные животные. Однако все работы мастера были хорошо известны молодому натуралисту Абрахаму Трамбле из Женевы, который, как и многие образованные люди того времени, зарабатывал на жизнь, работая частным репетитором для сыновей богатых семей. В 1740 году, работая таким образом в поместье недалеко от Гааги, в Голландии, Трембли изучал с помощью ручного объектива мелких животных, обитающих в пресноводных канавах и прудах. Многие из них были описаны Реомюром, но Трембли случайно наткнулся на странную новинку. Оно было не более четверти дюйма в длину и слегка напоминало кальмара, имея цилиндрическое тело, увенчанное короной из щупалец. Однако оно было поразительного зеленого цвета. Для Трембли зеленый означал растительность, но если это было
растение, оно было очень своеобразным. Когда Трембли взбалтывал воду в своей чашке, щупальца сокращались, а тело сжималось до комочка, но только для того, чтобы снова расшириться после периода затишья. Самое странное, что он увидел, что существо "ходило", кувыркаясь из конца в конец.
Поскольку они обладали способностью к передвижению, Трембли предположил бы, что эти существа были животными, и перешел бы к другим наблюдениям, если бы случайно не обнаружил вид, окрашенный симбиотическими водорослями в зеленый цвет. Чтобы решить животно-растительный вопрос, он решил разрезать некоторые пополам. Если они вырастут заново, то это должны быть растения с необычной способностью ходить, а если они не смогут регенерировать, то это должны быть зеленые животные.
Вскоре Трембли попал в мир, превзошедший его самые смелые мечты. Он разделил полипы, как он впервые назвал их, посередине стеблей. Затем у него получилось два коротких куска стебля, к одному из которых были прикреплены щупальца, каждое из которых сужалось до крошечной точки. Терпеливо наблюдая, Трамбле увидел, как две части позже расширились. Часть со щупальцами начала нормально двигаться, как будто это был целостный организм. Другая часть лежала инертно и, по-видимому, была мертва. Должно быть, что-то заставило Трембли продолжить эксперимент, поскольку он наблюдал за этим неподвижным объектом в течение девяти дней, в течение которых ничего не происходило. Затем он заметил, что на срезанном конце выросли три маленьких "рожка", и еще через несколько дней вся корона щупалец была восстановлена. У Трембли теперь было два полных полипа в результате разрезания одного пополам! Однако, несмотря на то, что они регенерировали, новые наблюдения убедили Трембли, что эти существа действительно были животными. Они не только двигались и ходили, но и их руки захватывали крошечных водяных блох и перемещали их в "рот", расположенный в центре кольца щупалец, которое быстро заглатывало добычу.
Трембли, которому тогда был всего тридцать один год, решил убедиться в своей правоте, попросив великого Реомюра подтвердить его выводы, прежде чем он их опубликует, и, возможно, выставил себя дураком. Он отправил образцы и подробные заметки Реомуру, который подтвердил, что это животное обладает удивительной способностью к регенерации. Затем он немедленно прочитал письма Трембли и показал его образцы изумленной Королевской академии в начале 1741 года. Официальный отчет назвал полип Трембли более чудесным, чем феникс или мифический змей, которые могли соединяться после того, как их разрезали надвое, поскольку эти легендарные животные могли воссоздавать только самих себя, в то время как полип мог создать дубликат. Годы спустя Реомюр все еще был поражен как громом. Как он писал в шестом томе своей серии книг о насекомых, "Это факт, к осознанию которого я не могу привыкнуть после того, как видел и переосмысливал его сотни раз".
Однако это было только начало. Полипы Трамбле совершили еще более удивительные подвиги. При разрезании вдоль каждая половинка стебля заживала без рубцов и приступала к отрастанию отсутствующих щупалец. Трембли разрезал несколько полипов на столько кусочков, сколько смог, и обнаружил, что из каждого кусочка вырастет полноценное животное, при условии, что в него войдут остатки центрального стебля. В одном случае он четвертовал одно из существ, затем разрезал каждый полученный полип на три или четыре части, пока из одного не получилось пятьдесят животных.
Его самым известным экспериментом был тот, который привел к тому, что он назвал свой полип "гидра". Он обнаружил, что, разделив голову вдоль, оставив стебель нетронутым, он мог произвести одно животное с двумя венцами щупалец. Продолжая процесс, он смог получить одно животное с семью головами. Когда Трембли отрезал их, каждая выросла заново, точно так же, как у мифического зверя. Но природа пошла на один шаг дальше: каждая отрубленная голова также сформировала совершенно новое животное.
Такие эксперименты предоставили нам первое доказательство того, что целые животные могут регенерировать, и Трембли продолжил наблюдение, что гидры могут размножаться простым почкованием, когда маленькое животное появляется на боковой стороне стебля и вырастает до полного размера. Последствия этих открытий были настолько революционными, что Трембли отложил публикацию полного отчета о своей работе до тех пор, пока его не подтолкнул Реомюр и не опередили в печати несколько других. Резкое разделение между растением и животным внезапно стало размытым, наводя на мысль об общем происхождении и какой-то эволюции; основные предположения о жизни пришлось переосмыслить. В результате наблюдения Трамбле не всеми были восприняты с энтузиазмом. Они разожгли несколько старых споров и оскорбили многих представителей старой гвардии. В этом отношении наставник Трамбле Реомюр был самым необычным ученым для своего времени, да и вообще за все времена. Несмотря на свою известность, он был
он был готов поддерживать радикально новые идеи и, что самое важное, не крал идеи других, что является слишком распространенным недостатком среди ученых.
В момент объявления Трембли бушевал разъяренный дебарте. Это касалось происхождения индивида - например,того, как курица появилась из яйца. Когда ученые исследовали только что снесенное яйцо, там почти ничего не было, кроме двух жидкостей, белка и желтка, ни одна из которых не имела какой-либо заметной структуры, не говоря уже о чем-либо напоминающем курицу.
Существовали две противоположные теории. Более старая теория, восходящая к Аристотелю, утверждала, что каждое животное во всей его сложности развилось из простой органической материи в результате процесса, называемого эпигенезом, сродни нашей современной концепции клеточной дифференцировки. К сожалению, сам Трембли был первым человеком, наблюдавшим деление клеток под микроскопом, и он не понимал, что это был нормальный процесс, посредством которого размножались все клетки. В эпоху, когда ничего не знали о генах и так мало - о клетках, но все же начали настаивать на логических, научных объяснениях, эпигенез казался все более и более абсурдным. Что могло бы превратить желатин яйцеклеток и спермы в лягушку или человека, не вызывая при этом старого усталого бога из машины, духа или необъяснимой искры жизни, — если только лягушка или человек уже не существовали в миниатюре внутри генеративной слизи и просто росли в процессе развития?
Идея подстилки, получившая название преформации, господствовала по меньшей мере пятьдесят лет. Это было настолько широко распространено, что, когда первые микроскописты изучали капли спермы, они послушно сообщили о маленьком человечке, называемом гомункулом, заключенном в головке каждого сперматозоида - прекрасный пример способности науки к самообману. Даже Реомюр, когда ему не удалось обнаружить крошечные крылышки бабочки внутри гусениц, предположил, что они там были, но были слишком малы, чтобы их можно было разглядеть. Всего за несколько месяцев до того, как Трембли начал разделывать гидр, его двоюродный брат, женевский натуралист Чарльз Бонне, доказал (в эксперименте, предложенном вездесущим Реомюром), что самки тли обычно размножаются партеногенетически (без спаривания). Боннету это продемонстрировало, что крошечная взрослая особь обитала в яйце, и
он стал лидером овистских преформационистов.
Регенерация гидры и аналогичные способности морских звезд, актиний и червей заставили научный истеблишмент занять оборонительную позицию. Реомюр давно понял, что предварительное формирование не может объяснить, как младенец унаследовал черты как от отца, так и от матери. Идея о двух гомункулах, слившихся в одно семя, казалась надуманной. Его отрастающие рачьи клешни показали, что каждая ножка должна содержать маленькие предварительно сформированные ножки, разбросанные повсюду. А поскольку регенерированная нога могла быть потеряна и заменена много раз, протоногтей должно было быть очень много, но никто так и не нашел ни одной.
Следовательно, регенерация предполагала некую форму эпигенеза — возможно, однако, без души, поскольку анима гидры, если она существовала, была делима вместе с телом и неотличима от него. Казалось, что некоторые формы материи сами по себе обладают искрой жизни. Из-за недостатка знаний о клетках, не говоря уже о хромосомах и генах, эпигенетики не смогли доказать свою правоту. Каждая сторона могла только указать на несоответствия другой, и политика дала преимущество преформационизму.
неудивительно, что ненаучные люди часто теряли терпение от всего этого спора. Оливер Голдсмит и Тобиас Смоллетт высмеивали натуралистов за то, что они упускают величие природы из-за своего близорукого увлечения "навозными мухами".
Генри Филдинг высмеял эту дискуссию в пародии на возрождение денег. Дидро считал гидр составными животными, подобными пчелиным роям, в которых каждая частица обладает собственной жизненной искрой, и беззаботно предположил, что на Юпитере и Сатурне могут быть "человеческие полипы". Вольтер насмешливо-скептически относился к попыткам вывести природу души, животного или человека, на основе этих экспериментов. Ссылаясь в 1768 году на регенерирующие головы улиток, он спросил: "Что происходит с их сенсориумом, памятью, хранилищем идей, душой, когда им отрезают голову? Как все это возвращается? Возрожденная душа - чрезвычайно любопытное явление." Глубоко встревоженный всем этим делом, он долгое время просто отказывался верить в регенерацию животных, называя гидру "чем-то вроде небольшого порыва".
После работ Лаццаро Спалланцани, итальянского священника, для которого наука была постоянным хобби, сомневаться в этом открытии больше было невозможно. За свою карьеру, охватывающую вторую половину восемнадцатого века, Спалланцани открыл изменение транспирации растений между светом и темнотой и расширил наши знания о пищеварении, вулканах, кровообращении и чувствах летучих мышей, но его самая важная работа касалась возобновления роста. За двадцать лет тщательных наблюдений он изучил регенерацию червей, слизней, улиток, саламандр и головастиков. Он установил новые стандарты тщательности, часто препарируя ампутированные части тела, чтобы убедиться, что удалил их целиком, а затем препарируя замененные несколько месяцев спустя, чтобы убедиться, что все части восстановлены.
Самым важным вкладом Спалланцани в науку стало его открытие регенеративных способностей саламандры. При необходимости он мог заменить хвост и конечности сразу. Молодой зверь проделал этот трюк для Спалланцани шесть раз за три месяца. Позже он обнаружил, что саламандра также может заменить свою челюсть и хрусталики глаз, а затем установил два общих правила регенерации: простые животные могут регенерировать более полно, чем сложные, или, говоря современным языком, способность к регенерации снижается по мере продвижения вверх по эволюционной шкале. (Саламандра - главное исключение.) Согласно онтогенетической параллели, если вид может регенерировать, то молодые особи делают это лучше, чем старшие.
Это раннее исследование регенерации, проведенное, в частности, Спалланцани, стало эталоном в современной биологии. Джентльменские наблюдения, подкрепленные "здравым смыслом", уступили место более строгому обследованию, при котором ничто не принималось на веру. Уже, наверное, десять тысяч лет было "известно", что растения могут регенерировать, а животные - нет. Для многих зоологов даже через двадцать лет после первоначального открытия Трембли несколько известных исключений лишь подтверждали правило, поскольку осьминоги, раки, гидры, черви и улитки казались настолько непохожими на людей или знакомых млекопитающих, что их едва ли можно было считать. Ящерица, единственный известный в то время регенератор позвоночных, могла обойтись лишь несовершенным хвостом. Но саламандра — вот животное, с которым мы могли общаться! Это было не
червяк, улитка или микроскопическая точка, но позвоночное с четырьмя конечностями и двумя глазами, которое могло ходить и плавать. Хотя его легендарная способность противостоять огню была опровергнута, его тело было достаточно большим, а анатомия достаточно схожей с нашей, чтобы восприниматься всерьез. Ученые больше не могли предполагать, что лежащий в основе процесс не имеет к нам никакого отношения. Фактически, вопросы, которыми Спалланцани закончил свой первый отчет о саламандре, с тех пор преследуют биологов: "Следует ли надеяться, что [высшие животные] могут приобрести [ту же силу] благодаря некоторым полезным особенностям? и следует ли считать лестное ожидание получения этого преимущества для нас самих полностью химерическим?"
Два. Эмбрион в ране.
Переименование было в значительной степени забыто на столетие. Спалланцани был настолько скрупулезен, что с помощью методов ime мало что еще можно было узнать об этом. Более того, хотя его работа решительно поддерживала эпигенез, его влияние было утрачено, потому что вся дискуссия была поглощена гораздо более масштабным философским конфликтом между витализмом и механицизмом. Поскольку биология включает в себя изучение нашей собственной сущности, это самая эмоциональная наука, и на протяжении всей своей истории она была полем битвы этих двух точек зрения. Короче говоря, виталисты верили в дух, называемый анимой или elan vital, который делает живые существа фундаментально отличными от других субстанций. Механисты верили, что жизнь в конечном счете может быть понята в терминах тех же физических и химических законов, которые управляют неживой материей, и что только незнание этих сил заставляло людей ссылаться на такой обман, как дух. Мы займемся этим
об этом подробнее позже, а пока нам нужно только отметить, что виталисты отдавали предпочтение эпигенезу, рассматриваемому как наведение порядка в хаосе яйцеклетки некой неосязаемой "жизненной" силой. Механисты выступали за формирование. Поскольку наука все больше настаивала на материальных объяснениях всего, эпигенез проиграл, несмотря на свидетельства регенерации.
Механизм все больше доминировал в биологии, но некоторые проблемы оставались. Главной из них было отсутствие человечка в сперме. Достижения в области мощности и разрешающей способности микроскопов ясно показали, что там никого не было. Биологи снова столкнулись с генеративной слизью, безликой слизью, из которой медленно и волшебно появлялся организм.
После 1850 года биология начала распадаться на различные специальности. Эмбриология, наука о развитии, была названа и продвигалась самим Дарвином, который надеялся (тщетно), что она раскроет точную историю эволюции (филогению), повторяемую в процессе роста (онтогенезе). В 1880-х годах эмбриология созрела как экспериментальная наука под руководством двух немцев, Вильгельма Ру и Августа Вайсмана. Ру изучал стадии эмбрионального роста очень ограниченным, механистическим способом, что проявилось даже в официальном германском названии Entwicklungsmechanik ("механика развития"), которое он применил ко всей этой области. Вейсмана, однако, больше интересовало, как по наследству передаются инструкции для эмбриональной формы от одного поколения к другому
следующий. Одно явление — митоз, или клеточное деление, — было основным в обеих транзакциях. Независимо от того, как росли эмбрионы и передавались наследственные признаки, оба процесса должны были осуществляться с помощью клеточных действий.
Хотя в старших классах нас учат, что Роберт Гук открыл клетку в 1665 году, на самом деле он обнаружил, что в пробке полно микроскопических отверстий, которые он назвал клетками, потому что они выглядели как маленькие комнатки. Идея о том, что они являются основными структурными единицами всего живого, исходила от Теодора Шванна, который предложил эту клеточную теорию в 1838 году. Однако даже в то позднее время у него не было четкого представления о происхождении клеток. Митоз был ему неизвестен, и он не был слишком уверен в различии между растениями и животными. Его теория не была полностью принята до тех пор, пока два других немецких биолога, Ф. А. Шнайдер и Отто Бутчли, вновь не ввели концепцию Шванна и не описали митоз в 1873 году.
Наблюдения за эмбриогенезом вскоре подтвердили его клеточную основу. оплодотворенная яйцеклетка была именно такой, казалось бы, неструктурированной одиночной клеткой. Эмбриональный рост происходил, когда оплодотворенная яйцеклетка делилась на две другие клетки, которые быстро делились снова. Затем их потомство делилось и так далее. По мере размножения клетки также дифференцировались; то есть они начали проявлять специфические характеристики мышц, хрящей, нервов и так далее. Получившееся в результате существо, очевидно, имело несколько все более сложных уровней организации; однако у Ру и Вайсмана не было иного выбора, кроме как сосредоточиться на самом низком, клеточном, и попытаться представить, как унаследованный материал работает на этом уровне.
Вейсман предложил теорию "детерминантов", специфических химических структур, закодированных для каждого типа клеток. Оплодотворенная яйцеклетка содержала все детерминанты, как по типу, так и по количеству, необходимые для производства каждой клетки в организме. По мере продолжения клеточного деления каждая дочерняя клетка получала половину предыдущего запаса детерминантов, пока у взрослой особи каждая клетка не обладала только одним. Мышечные клетки содержали только определитель мышц, нервные клетки - только определитель нервов и так далее. Это означало, что после того, как функция клетки была установлена, она никогда не могла быть ничем иным, кроме этого одного вида клеток.
В одном из своих первых экспериментов, опубликованном в 1888 году, Ру получил мощную поддержку этой концепции. Он взял оплодотворенные лягушачьи икринки, которые были большими и легко наблюдались, и подождал, пока произойдет первое клеточное деление. Затем он разделил две клетки этого зарождающегося эмбриона, согласно теории, каждая клетка содержала достаточно детерминантов, чтобы образовать половину эмбриона, и это было именно то, что получил Ру — две полуэмбрии. С таким четким результатом было трудно поспорить, и теория детерминации получила широкое признание. Ее триумф также стал кульминационной победой механистической концепции жизни.
Одним из последних вздохов витализма стали работы другого немецкого эмбриолога, Ганса Дриша. Изначально твердо веривший в Entivicklungs-mechanik, Driesch позже обнаружил, что его концепции несовершенны перед лицом продолжающихся загадок жизни. Например, используя яйца морского ежа, он повторил знаменитый эксперимент Ру и получил целый организм вместо половинки. Многие другие эксперименты убедили Дриша в том, что у жизни есть какой-то особый врожденный импульс, процесс, который идет вразрез с известными физическими законами. Опираясь на древнегреческую идею анимы, он предложил нематериальный, жизненно важный фактор, который он назвал энтелехией. Однако начало двадцатого века не было благоприятным временем для такой идеи, и она не пользовалась популярностью.
Механика роста.
Когда девятнадцатый век подходил к концу, а эмбриологи продолжали бороться с проблемами наследования, они обнаружили, что им все еще нужна замена гомункулу. Определители Вейсмана прекрасно работали для эмбрионального роста, но регенерация была вопиющим исключением, которое не подтверждало правило. Первоначальная теория не предусматривала ограниченного воспроизведения процесса роста для замены части, утраченной после завершения разработки. Как ни странно, решение уже было предложено человеком, почти полностью забытым сегодня, Теодором Генрихом Бовери.
Работая в Мюнхенском университете в 1880-х годах, Бовери открыл почти все детали клеточного деления, включая хромосомы. До изобретения электронного микроскопа никто не добавлял ничего измерительного к его первоначальным описаниям. Бовери обнаружил, что все бесполые клетки любого вида содержат одинаковое количество хромосом. По мере роста путем митоза эти хромосомы разделяются вдоль, образуя по две хромосомы в каждой, так что каждая дочерняя клетка затем имеет одинаковое количество хромосом. Яйцеклетка и сперматозоид, делящиеся с помощью особого процесса, называемого мейозом, в итоге получают ровно половину этого количества, так что оплодотворенная яйцеклетка начинает с полного набора, половина которого поступает от отца, а половина - от матери. Он пришел к очевидным выводам о том, что хромосомы передают наследственность и что каждая из них может обмениваться более мелкими частицами себя со своим аналогом от другого родителя.
Сначала эта идея была воспринята не очень хорошо. Этому решительно воспротивился Томас Хант Морган, уважаемый эмбриолог из Колумбийского университета и первый американский участник этой саги. Позже, когда Морган обнаружил, что результаты его собственных экспериментов согласуются с результатами Бовери, он продолжил описывать структуру хромосом более подробно, наметив конкретные позиции, которые он назвал генами, для унаследованных характеристик. Так родилась наука генетика, а Морган получил Нобелевскую премию в 1933 году. Вот и все для Бовери.
Хотя Морган был наиболее известен своими генетическими исследованиями плодовых мушек, он начал с изучения регенерации конечностей саламандр, по поводу чего сделал важное наблюдение. Он обнаружил, что новой конечности предшествовала масса клеток, которые появлялись на культе и напоминали неспециализированную клеточную массу раннего эмбриона. Он назвал эту структуру бластемой и позже пришел к выводу, что проблема формирования регенерированной конечности идентична проблеме развития эмбриона из яйцеклетки.
Морган постулировал, что хромосомы и гены содержат не только наследуемые характеристики, но и код дифференцировки клеток. Мышечная клетка, например, могла бы образоваться, когда группа генов, определяющих мышцы, была бы в действии. Это понимание непосредственно привело к нашему современному пониманию процесса: на самых ранних стадиях развития эмбриона каждый ген в каждой хромосоме активен и доступен каждой клетке. По мере развития организма клетки образуют три рудиментарных тканевых слоя — энтодерму, которая развивается в железы и внутренние органы; мезодерму, которая становится мышцами, костями и системой кровообращения; и эктодерму, которая дает начало коже, органам чувств и нервной системе. Некоторые из генов уже отключаются или репрессируются на этой стадии. По мере дифференцировки клеток в зрелые ткани в каждом виде остается включенным только один определенный набор генов. Каждый набор может
вырабатывать только определенные типы рибонуклеиновой кислоты-мессенджера (мРНК), химического вещества-"исполнительного секретаря", с помощью которого ДНК "инструктирует" рибосомы (органеллы клеточной фабрики белков) вырабатывать особые белки, которые отличают нервную клетку, например, от мышечной или хрящевой.
Между этим генетическим механизмом и старой теорией детерминации есть поверхностное сходство. Решающее отличие состоит в том, что вместо разделения детерминантов до тех пор, пока в каждой клетке не останется только один, гены подавляются до тех пор, пока в каждой клетке не останется активным только один набор. Однако вся генетическая схема заложена в ядре каждой клетки.
Наука немного похожа на древнеегипетскую религию, которая никогда не выбрасывала старых богов, а только добавляла их к новым божествам, пока не получалась причудливая мешанина. По какой-то странной причине наука также неохотно отказывается от устаревших теорий, и, хотя не было абсолютно никаких доказательств в ее поддержку, одна из идей Вейсмана была целиком поглощена новой наукой генетикой. Это было представление о том, что дифференцировка все еще является "улицей с односторонним движением", что клетки никогда не смогут дедифференцироваться, то есть вернуться по своим ступеням от зрелого, специализированного состояния к примитивной, неспециализированной форме. Это предположение было сделано, несмотря на тот факт, что хромосомы теперь обеспечивают правдоподобный способ обращения вспять. Помните, что все клетки взрослого человека (кроме яйцеклетки и сперматозоида) содержат полный набор хромосом. Все гены все еще присутствуют, хотя большинство из них подавлены.
Кажется логичным, что то, что было заблокировано, также может быть разблокировано, когда потребуются новые клетки, но научный истеблишмент с невероятной яростью боролся с этой идеей. Сейчас трудно понять почему, поскольку при этом не было задействовано ни одного по-настоящему важного принципа, за исключением, возможно, небольшого превосходства самого механистического мировоззрения. Механисты радостно встретили открытие генов и хромосом. Вот, наконец, замена маленькому человечку в сперме! Возможно, казалось, что признание дедифференцировки дало бы жизни слишком большой контроль над ее собственными функциями. Возможно, когда-то гены считались единственным механизмом жизни, они должны были работать приятным, простым, механическим способом. Как мы увидим, эта догма создавала ужасные трудности для изучения регенерации.
Проблемы с контролем.
После работы Моргана по восстановлению конечностей саламандр в начале этого столетия сотни других экспериментаторов снова и снова изучали это чудо у многих видов животных. Их труды выявили ряд общих принципов, таких как:
• Полярность. Нормальные отношения существа спереди к спине и сверху вниз сохраняются при регенерации.
• Градиенты. Способность к регенерации наиболее сильна в одной области тела животного, постепенно снижаясь во всех направлениях.
• Доминирование. Заменен какой-то конкретный участок утраченной части
первый, за ним следуют остальные в фиксированной последовательности.
• Индукция. Некоторые части активно запускают формирование других позже
в такой последовательности.
• Торможение. Наличие какой-либо конкретной детали предотвращает образование дубликата самой себя или других частей, которые были до этого
часть в последовательности.
Все эксперименты привели к одному общему выводу: общая структура, форма, рисунок любого животного - такая же реальная часть его тела, как его клетки, сердце, конечности или зубы. Живые существа называются организмами из-за первостепенной важности организации, и каждая часть паттерна каким-то образом содержит информацию о том, чем она является по отношению к целому. Способность этого паттерна к самоподдержанию достигает своего пика у тритонов, илистых щенков и других земноводных, которые в совокупности называются саламандрами.
саламандра, непосредственно произошедшая от эволюционного прототипа всех наземных позвоночных, представляет собой удивительно сложное животное, почти такое же сложное, как человек. Его передняя конечность в основном такая же, как у нас. Тем не менее, все его взаимосвязанные части отрастают в надлежащем порядке — те же взаимосвязанные кости и мышцы, все тонкие косточки запястья, скоординированные пальцы, и они соединены вместе надлежащими соединениями нервов и кровеносных сосудов.
В тот же день, когда конечность отсекается, остатки мертвых клеток уносятся кровотоком. Затем часть неповрежденной ткани начинает отмирать на небольшом расстоянии от раны. В течение первых двух-трех дней клетки эпидермиса — наружного слоя кожи — начинают размножаться и мигрировать внутрь, покрывая раневую поверхность. Затем эпидермис утолщается над верхушкой культи, образуя прозрачную ткань, называемую апикальным колпачком. Этот этап завершается примерно через неделю.
К тому времени бластема, маленький шарик из недифференцированных клеток, описанный Морганом, начал появляться под апикальной крышечкой. Это "орган" регенерации, формирующийся на ране подобно миниатюрному эмбриону и очень похожий на зародышевую почку конечности, которая в первую очередь дала начало ноге. Его клетки тотипотентны и способны развиваться во все различные виды клеток, необходимые для восстановления конечности.
бластема будет готова примерно через две недели. Еще в процессе формирования клетки на ее внешнем краю начинают быстро делиться, меняя форму бластемы на конусообразную и обеспечивая постоянный источник сырья — новых клеток - для роста. Примерно через три недели клетки бластемы на внутреннем крае начинают дифференцироваться в специализированные типы и выстраиваться в ткани, начиная с хрящевой шейки вокруг старого костного стержня. Затем формируются другие ткани, и новая конечность, начинающаяся с характерной лопаточной формы— которая впоследствии станет рукой, появляется как бы из тумана. Локоть и длинные части конечности срастаются позади кисти, и отрастание является полным (за исключением некоторого небольшого увеличения), когда четыре пальца вновь появляются примерно через восемь недель.
Этот процесс, изысканно красивый и кажущийся простым, полон проблем для биологии. Что организует рост? Каков управляющий фактор? Как бластема "знает", что у нее должна быть передняя нога, а не перевязочная? (Саламандра никогда не ошибается.) Как вся информация об отсутствующих частях попадает к этим недифференцированным клеткам, сообщая им, кем им стать, какие гены активировать, какие белки производить, где себя позиционировать? Это как если бы груда кирпичей спонтанно превратилась в здание, превратившись при этом не только в стены, но и в окна, розетки, стальные балки и мебель.
Ответы были найдены путем пересадки бластемы в другие места на животном. Эксперименты только усугубили ситуацию. Если бластему перемещали в течение семи дней после того, как она впервые появилась, и пересаживали рядом с задней ногой, она вырастала во вторую заднюю ногу, даже если она происходила из ампутированной передней ноги. Что ж, это было нормально. Тело можно было разделить на "сферы влияния" или "организационные территории", каждая из которых содержала информацию о местной анатомии. Бластема, помещенная на территорию задней конечности, естественным образом становилась задней конечностью. Это была привлекательная теория, но необоснованная. Из чего именно состояла эта территория? Никто не знал. Что еще хуже, затем было обнаружено, что при трансплантации немного более старой бластемы из культи передней конечности в область задней конечности образовалась передняя конечность. Молодая бластема знала, где это было; та, что постарше, знала, где это было раньше! Каким-то образом эта булавочная головка
примитивные клетки без каких-либо отличительных признаков содержали достаточно информации для построения полноценной передней конечности, независимо от того, где она была размещена. Как? Мы до сих пор не знаем.
Одной из попыток найти ответ была идея морфогенетического поля, выдвинутая Полом Вайсом в 1930-х годах и развитая Х. В. Бронстедом в 1950-х годах. Морфогенез означает "происхождение формы", и идея поля была просто попыткой приблизиться к управляющему фактору, переформулировав проблему.
Бронстед, датский биолог, работающий над регенерацией обычных плоских червей, известных как планарии, обнаружил, что две полные головы образуются, когда он отрезает полоску от центра переднего конца червя, оставляя две боковые части первоначальной головы. И наоборот, когда он привил двух червей бок о бок, их головки срослись. Брэнстед увидел аналогию с пламенем спички, которое можно было разделить, разрезав спичку, а затем соединить, положив две половинки рядом, и предположил, что частью сущности жизни может быть создание некоего подобного пламени поля. Это было бы похоже на поле вокруг магнита, за исключением того, что оно отражало внутреннюю структуру магнита и сохраняло его форму, даже когда часть магнита отсутствовала.
Идея выросла из более ранних экспериментов Вайса, американского эмбриолога, который своим догматизмом затормозил многие творческие исследования, но все же внес важный вклад. Очевидно, что отрастание не было простым вопросом роста усеченной мышцы или кости наружу, чтобы восстановить свою первоначальную форму. Структуры, которые полностью отсутствовали — например, кисть, запястье и кости нижней передней конечности саламандры, — также появились вновь. Вайс обнаружил, что избыточные части могут быть вставлены, но основные не могут быть легко удалены. Если в конечность имплантировали дополнительную кость и делали разрез через две, регенерат содержал обе. Однако, если кость была полностью удалена и разрезу дали зажить, а затем конечность была ампутирована через то, что должно было быть серединой отсутствующей кости, регенерат образовывал нижнюю половину этой кости, подобно призраку, возвращающему свою субстанцию. Вайс предположил, что другие ткани, помимо кости, могли каким-то образом создавать поле, которое включало расположение костей. Как заметил более поздний исследователь регенерации Ричард Госс из Университета Брауна, "Очевидно, что каждая ткань культи может голосовать за то, чтобы быть представленной в бластеме, а некоторые из них могут даже голосовать за открепительные удостоверения".
Любое такое поле должно быть способно стимулировать клетки к включению и выключению различных генов, то есть к изменению их специализации. Большой объем исследований по эмбриональному развитию выявил различные химические индукторы, соединения, которые стимулируют соседние клетки дифференцироваться определенным образом, производя следующий необходимый тип клеток. Но эти вещества действуют только на основе простого распространения; ничто в том, как они действуют, не может объяснить способ управления процессом для выражения общей картины.
Другой классический эксперимент помогает прояснить проблему. Руку саламандры можно ампутировать, а культю запястья пришить к ее телу. Запястье врастает в тело, и нервы и кровеносные сосуды соединяются с помощью нового соединения. Конечность теперь имеет U-образную форму, соединенную с телом с обоих концов. Затем его ампутируют в плече, образуя конечность наоборот, прикрепленную к телу у запястья и заканчивающуюся плечевым суставом. Затем конечность регенерирует, как если бы ее просто отрезали по плечо. Полученная конечность выглядит следующим образом: из тела вырастают исходные запястье, предплечье, локоть, предплечье и плечо, за которыми следуют новое предплечье, локоть, предплечье, запястье и кисть. Почему регенерат не соответствует последовательности, уже установленной в этой конечности, вместо того, чтобы максимально точно следовать схеме организма в целом? Опять же, каков фактор контроля?
Информация, и ее огромное количество, явно передается от тела к бластеме. Наш лучший метод обработки информации в настоящее время - это цифровой компьютер, который имеет дело с битами данных, сигналами, которые, по сути, говорят либо "да", либо "нет", 1 или 0. Количество таких битов, необходимых для полной характеристики передней конечности саламандры, не поддается исчислению и превышает возможности всех известных компьютеров, работающих в унисон.
Вопрос о том, как передается эта информация, является одной из самых сложных проблем, когда-либо решавшихся учеными, и когда мы полностью узнаем ответ, мы поймем не только регенерацию, но и весь процесс роста от яйцеклетки до взрослой особи. На данный момент нам лучше всего, как это сделали сами биологи, пропустить эту проблему и вернуться к ней после решения некоторых чуть более простых задач.
Кажется разумным, что понять, что выходит из бластемы, было бы легче, если бы мы понимали, что входит в нее, поэтому другими важными вопросами о регенерации всегда были: что стимулирует образование бластемы? И откуда берутся его клетки?
Идея о невозможности дедифференцировки привела к связанному с ней убеждению, что вся регенерация должна быть работой необластов, или "резервных клеток", оставшихся от эмбриона и хранящихся по всему телу в примитивном, неспециализированном состоянии. Предположительно, какой-то биологический колокольчик призвал их мигрировать в культю и образовать бластему. Есть свидетельства наличия таких клеток у гидр и плоских червей, хотя сейчас сомнительно, что они полностью отвечают за регенерацию у этих животных. Однако никто никогда не находил их у саламандр. На самом деле, еще в 1930-е годы были почти неопровержимые доказательства того, что их не существовало. Тем не менее догма против дедифференцировки и теория резервных клеток фанатично защищались, в частности, Вайсом, так что многие неубедительные эксперименты были интерпретированы как "доказывающие", что резервные клетки образуют бластему. Когда я начинал, было очень опасно для карьеры даже предполагать, что зрелые клетки могут вызвать бластему путем дедифференцировки.
Поскольку было очень трудно представить, как бластема может возникнуть без дедифференцировки, позже возникла идея, что, возможно, клетки могут частично дедифференцироваться. Другими словами, возможно, мышечные клетки могли бы стать клетками, которые выглядели примитивными и совершенно неспециализированными, но которые затем продолжили бы свою предыдущую жизнь в качестве зрелых мышечных клеток после короткого периода амнезии при бластеме. Чтобы вставить квадратный колышек в круглое отверстие, многие исследователи проделали много бесполезной работы, кропотливо подсчитывая клеточные деления, пытаясь показать, что мышечные клетки культи произвели достаточно новых мышечных клеток для снабжения регенератом. Смущающая бластема—загадочная и совершенно недифференцированная - все еще была там.
Теперь мы знаем (см. Главу 6), что по крайней мере некоторые типы клеток могут полностью возвращаться к примитивному состоянию и что такая деспециализация является основным и, возможно, единственным способом формирования бластемы у сложных животных
как саламандра.
Нервные связи.
Другой важный вопрос о происхождении бластемы заключается в следующем: что ее вызывает? Лучшими кандидатами на роль "переносчика" стимула являются нервы. У сложных многоклеточных животных регенерация невозможна без нервной ткани. Еще в 1823 году английский твиди-любитель Джон Тодд обнаружил, что если перерезать нервы в ноге саламандры при ампутации, конечность не отрастет заново. Фактически, сама культя сморщилась и исчезла. Однако у Тодда произошла нормальная регенерация, когда он дал нервам время восстановиться, прежде чем отрезать ногу. Наука не была готова что-либо сделать из его наблюдения, но с тех пор многие эксперименты подтвердили это. Более века спустя итальянский биолог Пьера Локателли показала, что дополнительная нога вырастет, если перенаправить нерв таким образом, чтобы он заканчивался рядом с неповрежденной ногой. Она перерезала большой седалищный нерв на полпути вдоль задней лапы саламандры, оставив его прикрепленным к позвоночнику, и полностью продела его под кожу так, что его конец касался кожи возле одной из передних лап. Там выросла дополнительная передняя нога. Когда она поместила нервный конец рядом с задней ногой, выросла дополнительная задняя нога. Не имело значения, где должен был находиться нерв; тип дополнительной структуры зависел от целевой области. Это указывало на то, что какой-то вид энергии от нервов адаптировался к местным условиям, которые определяли характер отрастания.
Вскоре после этого другие исследователи обнаружили, что когда они пришивали кожные лоскуты полной толщины к культям ампутированных ног саламандры, дерма, или внутренний слой кожи, действовала как барьер между верхушечной шляпкой и чем-то важным в ноге, тем самым предотвращая регенерацию. Однако даже крошечной щели в барьере было достаточно, чтобы обеспечить повторный рост.
В начале 1940-х годов это открытие привело С. Мерил Роуз, в то время молодого преподавателя анатомии в колледже Смита, к предположению, что быстрое образование кожи полной толщины на обрубках лапок взрослых лягушек могло быть тем, что препятствовало их регенерации. Роуз пробовала окунать раны в насыщенный солевой раствор несколько раз в день, чтобы предотвратить разрастание дермы на культе. Это сработало! Большинство лягушек, чьи передние конечности он ампутировал между локтем и запястьем, частично заменили то, что они потеряли. Некоторым заново отрастили хорошо сформированные лучезапястные суставы, а некоторые даже начали изготавливать по одному новому пальцу. Несмотря на то, что замена была неполной, это был чрезвычайно важный прорыв, впервые какая-либо регенерация была искусственно вызвана у животного, обычно лишенного такой способности. Однако дерма действительно приросла к культе, так что эксперимент сработал каким-то образом, которого Роуз не ожидала.
Позже другие исследователи показали, что при нормальной регенерации важна апикальная шапочка, за вычетом дермы, потому что отрастающие нервные волокна устанавливают уникальные связи с клетками эпидермиса на первой стадии процесса, до появления бластемы. Эти соединения в совокупности называются нейроэпидермальным соединением (NEJ). В серии подробных экспериментов Чарльз Торнтон из Мичиганского государственного университета в разное время перерезал нервы на лапах саламандры, прежде чем ампутировать ноги, а затем проследил за развитием отрастающих нервов. Регенерация начиналась только после того, как нервы достигали эпидермиса, и это могло быть предотвращено любым барьером, разделяющим их, или начато любым нарушением барьера. К 1954 году Торнтон доказал, что нейроэпидермальное соединение является единственным ключевым этапом, который должен произойти, прежде чем сформируется бластема и начнется регенерация.
Вскоре после этого Элизабет Д. Хэй, анатом, работавшая в то время в Медицинском колледже Корнельского университета в Нью-Йорке, изучила нервно-эпидермальное соединение с помощью электронного микроскопа. Она обнаружила, что по мере того, как пучок нервных волокон достигал конца культи, он распадался, и каждое волокно шло своим отдельным путем, проникая в эпидермис, толщина которого могла составлять от пяти до двадцати клеток. Каждое нервное волокно образовывало на своем кончике крошечную луковицу, которая прижималась к мембране эпидермальной клетки, помещаясь там в маленький кармашек. Это устройство было во многом похоже на синапс, хотя микроскопическая структура не была так сильно развита, как при таких долгосрочных соединениях.
Однако перекресток был всего лишь мостом. Важным вопросом было: какой транспорт пересекал его?
В 1946 году Лев Владимирович Полежаев, молодой русский биолог, работавший тогда в Лондоне, завершил длинную серию экспериментов в
которой он вызвал частичную регенерацию у взрослых лягушек, того же успеха добился и Роуз, каждый день прокалывая иглой культи их конечностей. Затем Полежаев обнаружил, что широкий спектр раздражителей производит один и тот же эффект, хотя ни один из них не действует на млекопитающих. Его эксперименты показали, что усугубление травмы может улучшить регенерацию, и показали, что процедура посыпания соли в рану Роуз вызывала раздражение, а не предотвращала рост дермы.
Затем роль, которую играет нервная ткань, была значительно прояснена Маркусом Сингером в блестящей серии экспериментов, проведенных в Гарвардской медицинской школе с середины 1940-х по середину 1950-х годов. Сингер впервые подтвердил давно забытую работу Тодда, перерезав нервы в лапах саламандры на различных стадиях отрастания, доказав, что нервы были необходимы только в первую неделю, пока бластема полностью не сформировалась и информация не была передана. После этого регенерация продолжалась, даже если нервы были повреждены
были вырезаны.
Недавние исследования показали, что саламандра может заменить свою ногу, если перерезать все двигательные нервы, но не без сенсорных нервов. Тогда многие предполагали, что фактор роста связан только с чувствительными нервами, но Сингер был обеспокоен этим выводом: "Проблема заранее заключалась в том, что тот или иной нервный компонент важен для регенерации". (Выделено курсивом.) Однако несколько фактов не соответствовали друг другу. Бластема не только не образовалась, когда были перерезаны все нервы, но и не начала формироваться, даже если их оставалось значительное количество, но все же меньшинство. Кроме того, нога саламандры отрастала бы только с двигательными нервами, если бы дополнительные двигательные нервы из брюшка были перенаправлены в культю. Кроме того, зоологи обнаружили, что чувствительный нерв содержит больше волокон, чем двигательный.
Сингер посчитал сам. В бедре или предплечье сенсорных волокон в четыре раза больше, чем двигательных. На периферии соотношение было еще больше. Затем он разрезал их в различных комбинациях в длинной серии экспериментов. Регенерация работала до тех пор, пока в ноге оставалось от одной четвертой до одной трети нормального запаса нервов, независимо от того, в какой комбинации. По-видимому, существовало пороговое количество нейронов (нервных клеток), необходимых для восстановления.
Но все было не так просто. Конечности Ксенопуса, южноамериканской лягушки, уникальной по своей способности к регенерации во взрослой жизни, имели нервные волокна, расположенные значительно ниже порога. Поэтому Сингер начал измерять размер нейронов и обнаружил, что у ксенопуса нервы гораздо больше, чем у нерегенерирующих лягушек. Другая серия экспериментов подтвердила эту связь: критическая масса — около 30 процентов — нормальной нервной ткани должна быть неповрежденной, чтобы началась регенерация.
Это открытие сделало совершенно очевидным тот факт, что, что бы это ни было, нервы доставляли информацию не из-за их известной функции передачи информации нервными импульсами. Если бы были задействованы нервные импульсы, повторная генерация должна была бы постепенно угасать со все большими и большими нарушениями по мере перерезания нервов, вместо того чтобы резко прекращаться, когда их количество уже не оставалось минимальным.
Открытие Сингера также дало базовое объяснение снижению регенерации по мере усложнения эволюции. Соотношение между массой тела и общей нервной тканью примерно одинаково у большинства животных, но по мере усложнения животных все больше и больше нервов концентрировалось в головном мозге (процесс, называемый энцефализацией). Это уменьшало количество нервных волокон, доступных для стимуляции регенерации в периферических частях, часто ниже критического уровня. В начале 1950-х Сингер применил то, чему он научился, к нерегенерирующей взрослой лягушке-быку. Используя метод Локателли, он отсек седалищный нерв из задней ноги, оставив его прикрепленным к спинному мозгу, и направил его под кожу к культе ампутированной передней ноги. Через две-три недели образовались бластемы, и отрезанные ножки восстановились примерно в той же степени, что и в экспериментах Роуза и Полежаева.
К 1954 году Сингер был готов заняться поиском химического вещества, стимулирующего рост, которое, как предполагалось, вырабатывалось нервами. Наиболее многообещающей возможностью был нейромедиатор ацетилхолин, одно из нескольких соединений, известных для передачи нервных импульсов по синапсам. Нервы выделяют ацетилхолин в большем количестве, чем обычно, во время формирования бластемы — как раз тогда, когда снабжение нервов имеет решающее значение, — и его выработка возвращается к норме, когда отрастание идет полным ходом. Сингер изучал предыдущие неудачи с ацетилхолином, при которых экспериментаторы втирали его в культю или вводили в бластему. Он считал эти методы слишком искусственными, поэтому изобрел аппарат для микроинфузии, позволяющий непрерывно выделять крошечные количестваацетилхолина, точно так же, как это делают нервы. IT
использовал часовой механизм, чтобы медленно вводить гормон через иглу в плечо обезболиваемого животного, у которого были удалены нервы ног. У него были проблемы с поддержанием жизни накачанных наркотиками саламандр, так что, возможно, анестетик повлиял на результат, но даже те, что выжили, вообще не регенерировали. Фактором роста почти наверняка был не ацетилхолин.
Жизненно Важное электричество.
Таким образом, это были плечи, на которые я опирался в 1958 году, когда начал искать факторы, контролирующие паттерн и стимулирующие бластему при регенерации. В то время мы знали о двух вещах, которые могли привести к некоторому восстановлению у нерегенераторов: дополнительные нервы и дополнительные травмы. Как они были связаны? Удача подсказала мне.
Я начал свою работу сразу после запуска первых нескольких спутников, во время запуска "ракетной щели". Встревоженное непредвиденными успехами российских технологий, которые мы считали примитивными, правительство поспешно начало переводить все советские научные журналы и бесплатно раздавать копии исследовательским центрам, финансируемым из федерального бюджета. Внезапно медицинская библиотека Медицинского центра VA в Сиракузах, где я работал, начала каждый месяц получать по ящику русских журналов по клинической медицине и биологии. Поскольку больше никого это особо не интересовало, все это золотое дно было только для меня.
Вскоре я сделал два открытия: русские были готовы следовать интуиции; их исследователи получали государственные деньги на проведение самых диковинных экспериментов, которые, как знала наша наука, не могли сработать. Мех-
более того, советские журналы публиковали их - даже если они действительно работали. Мне особенно понравилась "Биофизика", советский журнал по биофизике, и именно там я наткнулся на статью А. М. Синюхина из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова "Природа изменения биоэлектрических потенциалов в процессе регенерации растений".
Синюхин начал с того, что срезал по одной ветке с каждого ряда растений томатов. Затем он проводил электрические измерения вокруг раны по мере заживления каждого растения и выпускал новый побег рядом с порезом. Он обнаружил отрицательный ток — поток электронов, — текущий из раны в течение первых нескольких дней. Подобный "ток травмы" испускается из всех ран у животных. В течение второй недели, после того как над раной образовалась мозоль и начала формироваться новая ветвь, ток стал сильнее и поменял свою полярность на положительную. Важным моментом была не полярность — положение измерительного электрода относительно электрода сравнения часто определяет, регистрируется ли ток как положительный или отрицательный. Скорее всего, работа Синюхина была значительной, потому что он обнаружил изменение в течении, которое, по-видимому, было связано с восстановительным ростом. Синюхин обнаружил прямую корреляцию между этими упорядоченными электрическими событиями и биохимическими изменениями: по мере увеличения положительного тока клетки в этой области более чем удваивали скорость своего метаболизма, также становясь более кислыми и производя больше витамина С, чем раньше.
Затем Синюхин подал дополнительный ток, используя небольшие батарейки, на группу недавно срезанных растений, увеличив ток регенерации. Эти установки с батарейным питанием восстанавливали свои ответвления в три раза быстрее, чем контрольные установки. Токи были очень маленькими — всего 2-3 микроампера в течение пяти дней. (Ампер - это стандартная единица электрического тока, а микроампер - одна миллионная ампера.) Большее количество электричества убивало клетки и не оказывало эффекта, стимулирующего рост. Более того, полярность должна была соответствовать той, которая обычно встречается на заводе. Когда Синюхин использовал ток противоположной полярности, сводя на нет собственный ток завода, восстановление было отложено на две или три недели. Однако для американской биологии все это было чепухой. Чтобы понять почему, мы должны на некоторое время вернуться назад.
Луиджи Гальвани, профессор анатомии медицинской школы Болонского университета, который двадцать лет изучал электричество, впервые обнаружил повреждающий ток в 1794 году, но, к сожалению, он этого не знал.
В то время главной заботой биологии были дебаты между витализмом и механицизмом. Витализм, хотя и не всегда называемый этим именем, был преобладающей концепцией жизни с доисторических времен во всем мире, и он лег в основу почти всех религий. Это было тесно связано с идеей Сократа и Платона о сверхъестественных "формах" или "идеалах", из которых все материальные объекты и существа черпали свои индивидуальные характеристики. Гиппократ адаптировал эту идею, постулировав аниму как сущность жизни. Платоновская концепция эволюционировала в средневековую философию реализма, основным принципом которой было то, что абстрактные универсальные принципы более реальны, чем чувственные явления. Механицизм вырос из менее спекулятивного рационализма Аристотеля, который утверждал, что универсальные принципы нереальны, являясь всего лишь названиями, данными попыткам человечества осмыслить реальность, постигаемую с помощью органов чувств. Механизм стал основой науки благодаря трудам Декарта в предыдущем столетии, хотя даже он верил в "оживляющую силу", которая с самого начала давала машине жизнь. Ко времени Гальвани влияние mechanism неуклонно росло.
Гальвани был преданным своему делу врачом, а медицина, восходящая к племенным шаманам, всегда представляла собой смесь интуиции и эмпирических наблюдений, основанных на виталистической концепции святости жизни. Виталисты долго пытались — безуспешно — связать странное, бестелесное явление электричества с elan vital. Это было главной заботой Гальвани.
Однажды он заметил, что лягушачьи лапки, которые он повесил в ряд на балюстраде в ожидании ужина, подергиваются всякий раз, когда ветерок задевает их за железную ограду. Примерно в то же время его жена Люсия заметила в его лаборатории, что мышцы лягушачьей лапки сокращаются, когда ассистент случайно прикасается к главному нерву стальным скальпелем в тот самый момент, когда от одной из электрических машин, работающих в другом конце комнаты, проскакивает искра. (Единственным известным тогда видом электричества был статический в виде искр от различных фрикционных устройств.) Сегодня мы знаем, что расширяющееся и сжимающееся электрическое поле, генерируемое искрой, вызывало кратковременный ток в скальпеле, который стимулировал мышцы, но Гальвани полагал, что металлические перила и скальпель извлекли электричество, скрытое в нервах.
Гальвани в течение многих лет экспериментировал с нервами из лягушачьих лапок, соединенными в различные цепи несколькими видами металлов. Он пришел к убеждению, что жизненный дух - это электричество, текущее по нервам, и объявил об этом Болонской академии наук в 1791 году.
В течение двух лет Алесандро Вольта, физик из Университета Падуи, доказал, что Гальвани действительно открыл новый вид электричества - постоянный ток, а не искры. Он сгенерировал биметаллический постоянный ток, поток электронов между двумя металлами, такими как медные крючки и железные перила знаменитого балкона наблюдения, соединенные проводящей средой — другими словами, батареей. Лягушачьи лапки, представлявшие собой более или менее мешочки со слабым солевым раствором, были электролитом, или проводящей средой. В остальном они были случайными, объяснил Вольта, и такого понятия, как "животное электричество" Гальвани, не существовало.
Гальвани, застенчивый и совершенно неконфликтный человек, был раздавлен. Его единственным ответом была анонимная статья в 1794 году, описывающая несколько экспериментов, в ходе которых лягушачьи лапки можно было заставить подергиваться без использования металла в цепи. В ходе одной процедуры экспериментатор касался нерва одной ноги рассеченным обнаженным спинным мозгом лягушки, одновременно удерживая другую ногу, чтобы завершить цикл. Здесь ток был настоящим животным электричеством, исходящим из ампутированной раны у основания ноги.
В конечном счете Гальвани невольно помог делу механистов, дав им повод для атаки. Пока elan vital был эфемерным, все, что вы могли сказать, это то, что вы не могли его найти. Как только Гальвани сказал, что это электричество, обнаруживаемая, измеряемая сущность, появилась цель для экспериментов. На самом деле барон Александр фон Гумбольдт, исследователь-натуралист, основавший геологию, доказал в 1797 году, что Вольта и Гальвани оба были отчасти правы. Биметаллические токи были реальны, как и самопроизвольное электричество от поврежденной плоти. Однако механисты одержали верх; анонимный отчет Гальвани и подтверждение Гумбольдта были проигнорированы. Сам Гальвани умер без гроша в кармане с разбитым сердцем в 1798 году, вскоре после того, как его дом и имущество были конфискованы вторгшимися французами, в то время как Вольта прославился разработкой своих аккумуляторных батарей под покровительством Наполеона.
Затем, в 1830-х годах, профессор физики в Пизе Карло Маттеуччи, используя недавно изобретенный гальванометр, который мог измерять довольно небольшие постоянные токи, получил другие доказательства существования животного электричества. В ходе кропотливой серии экспериментов, длившихся тридцать пять лет, он убедительно доказал, что травматический ток реален. Однако он не обнаружил его в нервной системе, только исходящий от поверхности раны, так что это не могло быть прочно связано с жизненной силой.
История получила новый поворот в 1840-х годах, когда Эмиль Дюбуа Реймон, студент-физиолог из Берлина, прочитал работу Маттеуччи. Далее Дю Буа-Реймон показал, что при стимуляции нерва по нему проходит импульс. Он измерил импульс электрическим током и объявил о своем выводе, что это была масса "электродвижущих частиц", подобных току в проводе. Он немедленно расправил плечи, ожидая, что с него спадет мантия славы: "Если я не слишком обманываю себя, - писал он, - мне удалось осуществить в полной мере ... столетнюю мечту физиков и физиологов, а именно отождествление нервного принципа с электричеством". Но он обманул себя. Вскоре выяснилось, что импульс распространяется слишком медленно, чтобы быть током, и что нервы в любом случае не имеют надлежащей изоляции или сопротивления для его проведения. Любой истинный ток размером с небольшой измеренный импульс не прошел бы даже по короткому нерву.
Юлиус Бернштейн, блестящий ученик Дюбуа-Реймона, разрешил тупиковую ситуацию в 1868 году своей гипотезой о "потенциале действия".
Импульс не был электрическим током, сказал Бернштейн. Это было нарушение ионных свойств мембраны, и именно это возмущение распространялось по нервному волокну, или аксону.
Гипотеза Бернштейна утверждала, что мембрана может избирательно фильтровать ионы разного заряда внутрь или снаружи клетки. (Ионы - это заряженные частицы , на которые распадается соль при растворении в
вода; все соли диссоциируют в воде на положительные и отрицательные ионы, такие
как положительные ионы натрия и отрицательные ионы хлорида поваренной соли.) Бернштейн постулировал, что мембрана может сортировать большинство негативов снаружи и большинство позитивов внутри волокна. Мембрана была поляризована (с одинаковыми зарядами, сгруппированными с одной стороны), имея трансмембранный потенциал, потому что все отрицательные заряды с одной стороны потенциально могли течь током через мембрану для достижения баланса с обеих сторон. Именно это происходило в коротком сегменте мембраны при стимуляции нерва. Часть мембраны деполяризовалась, изменяя трансмембранный потенциал. Нервный импульс на самом деле был нарушением потенциала, распространяющегося вдоль мембраны. По мере того, как область нарушения перемещалась, мембрана быстро восстанавливала свой нормальный потенциал покоя. Таким образом, нервный импульс не был электрическим током, хотя его можно было измерить электрически.
Гипотеза Бернштейна была подтверждена во всех важных отношениях, хотя она остается моей гипотезой, потому что никто еще не нашел, что дает мембране энергию для перекачки всех этих ионов взад и вперед. Однако вскоре он был расширен, включив в него объяснение течения травмы. Рассуждая о том, что все клетки обладают трансмембранными потенциалами, Бернштейн утверждал, что после повреждения цейлонские мембраны просто выделяют свои ионы в окружающую среду. Таким образом, повреждающий ток больше не был признаком того, что электричество играет центральную роль в жизни, а всего лишь неинтересным побочным эффектом повреждения клеток.
Виталистов, возлагавших надежды на электричество, загоняли во все более и более тесные углы по мере того, как электричество удалялось из одной части тела за другой. Их последняя битва произошла с открытием нейротрансмиттеров. Они утверждали, что только электрический ток может пройти через синапс, промежуток между сообщающимися нервами. В 1920 году эта идея была опровергнута прекрасным экспериментом Отто Леви, профессора-исследователя Медицинской школы Нью-Йоркского университета, впоследствии моей альма-матер. Когда я изучал там физиологию на первом курсе, нам пришлось повторить его эксперимент.
Биологи обнаружили, что сердце лягушки продолжает биться в течение нескольких дней, если удалить его вместе с нервами и поместить в соответствующий раствор. Стимуляция одного из нервов замедлила бы его. Как и Loewi, мы взяли одно такое сердце с прикрепленным нервом и стимулировали нерв, замедляя биение. Затем мы собрали раствор, обволакивающий это сердце, и поместили в него другое сердце. Его сердцебиение замедлилось, хотя его депрессорный нерв не стимулировался. Очевидно, что нерв замедлял сердцебиение, вырабатывая химическое вещество, которое преодолевало промежуток между нервным окончанием и мышечным волокном. Позже это химическое вещество было идентифицировано как ацетил-
холин и Лоуи были удостоены Нобелевской премии в 1936 году за это открытие. Его работа привела к краху последних остатков электровитализма. После этого каждая функция нервной системы должна была быть объяснена на основе гипотезы Бернштейна и химической передачи через синапс.
Поэтому я с большим трепетом отнесся к сообщению Синюхина о том, что сила повреждающего тока влияет на регенерацию его растений. Тем не менее, его отчет был подробным и тщательно составленным. Что-то в его работе вселило в меня внутреннее ощущение, что она достоверна. Возможно, это было потому, что помидоры, которые он использовал, были "Лучшими из всех" американских красавиц. В тот момент я не знал о забытой работе Маттеуччи, но теперь, когда я изучал эксперименты Роуза и Полежаева, в моей голове что-то щелкнуло. У обоих, определенно у Полехаева и, вероятно, у Роуза, регенерация была стимулирована увеличением количества травм.
Затем другой россиянин своевременно вывел соперника вперед. В правительственном переводе я нашел статью 1958 года А. В. Жирмунского из Института цитологии в Ленинграде, который изучал течение повреждения мышцы задней ноги лягушки-быка. Эта мышца красивая и длинная, с ней легко работать, и она содержит ответвления от нескольких различных нервов. Он произвел стандартное повреждение каждой мышцы, измерил ток повреждения, затем перерезал нервы ветвь за ветвью, отмечая влияние на ток. Он уменьшался с каждым последующим перерезанием нерва. Сила повреждения была пропорциональна количеству поврежденного нерва.
Затем я пошел в библиотеку, снова углубился в историю нейрофизиологии и нашел превосходную серию наблюдений Маттеуччи. Он не только доказал, что течение травмы было реальным, но и показал, что оно варьировалось пропорционально тяжести раны.
Теперь у меня было достаточно кусочков, чтобы начать собирать головоломку. Я свел наблюдения в небольшую матрицу:
Степень повреждения пропорциональна регенерации
Количество нерва пропорционально регенерации
Степень повреждения пропорциональна степени тяжести повреждения
Количество нерва пропорционально степени повреждения
Следовательно: сила повреждения пропорциональна регенерации
Теперь я был почти уверен, что современные "знания" говорят об обратном: течение травмы не было побочным эффектом и было первым местом, где нужно было искать ключи к факторам, контролирующим рост и стимулирующим дедифференцировку. Я спланировал свой первый эксперимент.
Три. Знамение чуда.
Настоящая наука - это творчество в такой же степени, как живопись, скульптура или письменность. Красота в различных определениях является критерием искусства, и точно так же хорошая теория обладает элегантностью, пропорциональностью и простотой, которые мы находим прекрасными. Точно так же, как опытный художник опускает постороннее и направляет наше внимание на объединяющую концепцию, так и ученый стремится найти относительно простой порядок, лежащий в основе кажущегося хаоса восприятия. Возможно, потому, что это было мое, моя теория о том, что ток травмы стимулирует регенерацию, казалась простой и красивой. Невозможно передать чувство волнения, которое я испытал, когда все факты сошлись воедино и пришла идея. Я создал нечто новое, что объясняло ранее необъяснимое. Мне не терпелось убедиться, что я прав.
За все время, пока гипотеза Бернштейна использовалась для объяснения течения травмы, никому и в голову не приходило измерять ток в течение нескольких дней, чтобы увидеть, как долго он длится. Если бы это была всего лишь утечка ионов из поврежденных клеток, она должна была исчезнуть через день или два, когда эти клетки закончат отмирать или восстанавливаться сами. Это простое измерение с сравнением токов в регенерирующих и нерегенерирующих конечностях было тем, что я планировал сделать. Я бы равномерно ампутировал передние конечности лягушек и саламандр. Затем, когда культи лягушек заживали, а лапки саламандр перерисовывались, я измерял
потоки травм каждый день.
Сам эксперимент был настолько простым, насколько это возможно. Сложность заключалась в том, что
заставляю перемиссию сделать это.
Когда вы хотите провести исследовательский проект, есть определенные каналы, по которым вы должны пройти, чтобы получить деньги. Вы пишете проектное предложение, в котором излагаете, какую гипотезу вы хотите проверить, почему, по вашему мнению, это должно быть сделано и как вы планируете это осуществить. Предложение поступает в комитет, предположительно состоящий из ваших коллег, людей, продемонстрировавших компетентность в соответствующих исследованиях. Если они одобряют ваш проект и деньги доступны, вы, как правило, получаете часть того, что просили, - достаточно для начала.
Администрация ветеранов в течение нескольких лет выделяла деньги на исследования в качестве своего рода взятки, чтобы привлечь врачей, несмотря на низкую оплату на государственной службе. Деньги из Вашингтона выделяли самые влиятельные врачи в штате, не обязательно лучшие исследователи, но я все равно чувствовал, что у меня есть хорошие шансы, потому что у VA были особенно трудные времена с набором ортопедов. Более того, моя гипотеза была основана на работах Роуза, Полежаева, Сингера, Синюхина и Жирмунского с непреложной логикой. А поскольку лягушки и саламандры были анатомически схожи, любое различие в способах нанесения им травм должно было
отражают разницу в их способности к регенерации. Таким образом, мои шансы быть сбитым с толку посторонними факторами были минимальны.
Помню, когда я писал это предложение, я думал о том, что моя жизнь совершила полный круг. Будучи первокурсником колледжа в 1941 году, я провел грубый эксперимент на саламандрах, показавший, что стимуляция щитовидной железы йодом не ускоряет регенерацию. Здесь я был почти двадцать лет спустя, получив выгоду от промежуточного исследования, надеясь пополнить наши знания о том же феномене и, возможно, даже открыть что-то, что помогло бы человеческим пациентам. Я беспокоился, что мой обходной курс может сыграть против меня, поскольку одним из критериев получения грантов было то, прошел ли исследователь подготовку в этой конкретной области. Это предложение было бы
ожидалось от физиолога, а не ортопеда. Тем не менее, я просил относительно небольшую сумму денег. Мне нужна была всего тысяча долларов, чтобы собрать оборудование, так что я не ожидал особых проблем.
Трибунал.
"Доктор Беккер, не могли бы вы, пожалуйста, прийти на заседание специального исследовательского комитета через час?" Звонил секретарь комитета. Я знал, что что-то не так, прошло два месяца с тех пор, как я подал свое предложение, и все мои вопросы о его судьбе остались без ответа.
- Я буду там.
"Это не здесь, в исследовательском офисе. Это внизу, в кабинете директора больницы". Вот это было действительно странно. Директор почти никогда не уделял внимания исследовательской программе. Кроме того, его кабинет был достаточно большим, чтобы в нем можно было устроить барбекю.
Это было барбекю, али права, и меня готовили на гриле. Конференц-зал директора был переоборудован. Вместо длинного полированного стола полукругом стояло около дюжины стульев, каждый из которых занимал один из светил больницы и медицинской школы. Я узнал заведующих кафедрами биохимии и физиологии, а также директора больницы и главного научного сотрудника. Не хватало только декана. В центре стоял единственный стул — для меня.
Представитель компании сразу перешел к делу: "У нас очень серьезная озабоченность по поводу вашего предложения. Представление о том, что электричество имеет какое-либо отношение к живым существам, было полностью опровергнуто некоторое время назад. Оно не имеет абсолютно никакой силы, а новые научные доказательства, на которые вы ссылаетесь, ничего не стоят. Вся идея была основана на ее привлекательности для шарлатанов и доверчивой публики. Я не буду стоять сложа руки и смотреть, как эту медицинскую школу связывают с таким шарлатанским, ненаучным проектом ". По группе прокатился одобрительный ропот.
Я испытал мгновенный трепет, представив себя Галилеем или Джордано Бруно; я подумал о том, чтобы подойти к окну и посмотреть, расставлены ли на лужайке кол и хворост. Вместо этого я произнес краткую речь о том, что я все еще считаю, что моя гипотеза надежно подкреплена некоторыми очень хорошими исследованиями, и что мне жаль, если она противоречит догме. В заключение я сказал, что не намерен отзывать это предложение, поэтому им придется действовать в соответствии с ним.
Когда я вернулся домой, моя ярость прошла. Я был готов позвонить директору, отозвать свое предложение, извиниться за свои ошибки, держаться подальше от исследований, уволиться из VA и заняться частной практикой, где я мог бы зарабатывать намного больше денег. К счастью, моя жена Лил знает меня лучше, чем я сам иногда знаю себя. Она сказала мне: "Ты был бы несчастен, занимаясь частной практикой. Это именно то, что ты хочешь сделать, так что просто подожди и посмотри, что получится".
Два дня спустя я получил известие, что комитет поручил принятие решения профессору Честеру Ютеме, анатому, который давным-давно изучал отрастание ушей у саламандр. Поскольку он был единственным в Сиракузах, кто когда-либо проводил какие-либо исследования регенерации, я всегда удивлялся, почему он не участвовал в первой оценке. Я отправился к нему с дурным предчувствием, поскольку его последние исследования, казалось, опровергали нервную работу Сингера, на которой я основывал свое предложение.
Используя стандартную технику, Юнтема прооперировала очень молодые эмбрионы саламандр, вырезав все ткани, которые могли бы дать начало нервной системе. Затем он пересадил каждый из этих денервированных эмбрионов на заднюю часть целого. Интактные эмбрионы снабжали трансплантаты кровью и питанием, и в результате процедуры на спине каждого животного-хозяина появился маленький "парабиотический" близнец, нормальный, за исключением отсутствия нервов. Затем Юнтема отрезала по одной ноге у каждого из этих близнецов, и некоторые из них регенерировали. Поскольку микроскопическое исследование не выявило никаких нервов, входящих в трансплантат от его хозяина, эксперимент Юнтемы поставил выводы Сингера под сомнение.
Доктор Ютема оказался одним из самых приятных джентльменов, которых я когда-либо встречал, но, когда я вошел в его кабинет, его величественный диккенсовский вид — высокий, худощавый, пожилой, с резкими чертами лица, в безукоризненно накрахмаленном длинном белом лабораторном халате — заставил меня почувствовать себя первокурсником, которого вызывают к декану. Но он сразу же успокоил меня.
"Я прочитал ваше предложение и нахожу его в высшей степени интригующим", - сказал он с неподдельным интересом.
- Ты правда? - Спросил я. "Я боялся, что вы сразу же отвергнете это, потому что мои идеи зависят от работы Сингера".
"Марк Сингер - хороший, аккуратный работник", - ответила Ютема. "Я не сомневаюсь в его наблюдениях. То, что я описал, является исключением из его выводов при особых обстоятельствах ".
После долгой приятной беседы о восстановлении роста, нервах и самих исследованиях он одобрил меня, предупредив: "Не тешьте себя надеждами относительно того, чем вы хотите заниматься. Я ни на минуту не верю, что это сработает, но я думаю, что вы все равно должны это сделать. Нам нужно поощрять молодых исследователей. Кроме того, это будет весело, и, возможно, вы все-таки узнаете что-то новое. Дай мне знать, что произойдет, и если тебе понадобится помощь, я буду здесь. Я сейчас же позвоню людям из VA, так что приступай к работе. Удачи."
Это было началом долгой дружбы. Я в глубоком долгу перед Честером Ютемой за его поддержку. Если бы он не верил, что исследования должны доставлять удовольствие, что вы должны делать то, что хотите, а не то, что модно, мой первый эксперимент был бы невозможен, и эта книга никогда бы не была написана.
Развороты.
Сначала я нашел хорошего поставщика саламандр и лягушек, егеря из теннесси, который занимался этим бизнесом в свободное время. Иногда в посылке оказывался сюрприз, маленькая змея. Я так и не узнал, включил ли он их намеренно или по ошибке. Во всяком случае, его животные были не низшими животными, выращенными в аквариуме, а надежными экземплярами, собранными из
их естественная среда обитания.
Затем я решил несколько технических проблем. Самой важной из них был вопрос о том, где разместить электроды. Чтобы сформировать цепь, два электрода должны были соприкасаться с животным. Один был "горячим", или измерительным электродом, который определял полярность, положительную или отрицательную, по отношению к неподвижному электроду сравнения. Отрицательная полярность означала, что там, где был расположен измерительный электрод, было больше электронов, в то время как положительная полярность означала, что их было больше в контрольном месте. Устойчивое преобладание отрицательного заряда в определенном месте может означать, что к этому месту течет ток, постоянно пополняющий скопление электронов. Таким образом, размещение электрода сравнения было критичным, чтобы я не получил правильное напряжение, но
полярность, а следовательно, и направление тока, неправильная. Каждый раз нужно было выбирать и использовать какое-то логическое положение. Поскольку я постулировал, что нервы каким-то образом связаны с током, тела клеток, которые посылают свои нервные волокна в конечность, казались хорошей точкой отсчета. Эти клеточные тела находились в участке спинного мозга, называемом плечевым расширением, расположенном чуть выше того места, где рука соединяется с телом. Поэтому как у лягушек, так и у саламандр я помещаю измерительный электрод непосредственно на поверхность среза ампутированной культи, а электрод сравнения - на кожу над плечевым расширением.
После настройки оборудования я провел некоторые предварительные измерения на интактных животных. Все они имели области положительного заряда в области плечевого расширения и отрицательный заряд примерно от 8 до 10 милливольт на каждой конечности, что наводит на мысль о потоке электронов от головы и туловища к конечностям, а у саламандр - к хвосту.
Я начал сам эксперимент с ампутации правых передних конечностей, между локтем и запястьем, у четырнадцати саламандр и четырнадцати травяных лягушек, все под наркозом. Я не принимал особых мер предосторожности против кровотечения, так как сгустки крови образовывались очень быстро. Раны пришлось оставить открытыми не только потому, что закрытие кожи в местах ампутации саламандр остановило бы регенерацию, но и потому, что я исследовал естественный процесс. В дикой природе и лягушки, и саламандры получают травмы, очень похожие на ту, которую я получил, — и те, и другие являются любимой пищей пресноводного окуня, — и лечат их без хирурга.
Как только действие анестетика закончилось и образовался тромб, я снял напряжение с каждой культи. Я был удивлен, обнаружив, что полярность крампа изменилась на положительную сразу после травмы. На следующий день напряжение превысило 20 милливольт, что одинаково как у лягушек, так и у саламандр.
Я ежедневно проводил измерения, ожидая увидеть, что напряжение у саламандр поднимется выше, чем у лягушек, по мере образования бластем. Это не сработало таким образом. Сила тока, текущего от мест ампутации саламандр, быстро упала, в то время как сила тока от культи лягушки осталась на первоначальном уровне. К третьему дню у саламандр вообще не было тока, и их бластемы даже не начали появляться.
Эксперимент, похоже, провалился. Я чуть было не бросил прямо на этом, но что-то заставило меня продолжить измерения. Наверное, я подумал, что это будет хорошей практикой.
Затем, между шестым и десятым днями, наметилась захватывающая тенденция. Потенциалы саламандр снова изменили свой знак, превысив свое нормальное напряжение и достигнув пика более чем в 30 отрицательных милливольт как раз в тот момент, когда появились бластемы. Лягушки все еще подключались с медленно снижающимся положительным напряжением. По мере регенерации конечностей саламандр, а культи лягушек заживали кожей и рубцовой тканью, обе группы конечностей постепенно возвращались (с противоположных направлений) к исходному исходному уровню отрицательного напряжения в 10 милливольт.
Вот подтверждение, которое превзошло мои самые смелые мечты! Уже в моем первом эксперименте я получил максимальную отдачу, которую могут дать исследования, — волнение от того, что увидел то, чего раньше никто не видел. Теперь я знал, что причиной повреждения были не отмирающие клетки, которых к тому времени уже давно не было. Более того, противоположные полярности указывали на глубокую разницу в электрических свойствах двух животных, что каким-то образом объясняло, почему только саламандра могла регенерировать. Отрицательный потенциал, по-видимому, вызвал чрезвычайно важную бластему. Это было очень важное наблюдение, даже несмотря на то, что факты несколько поколебали мою аккуратную гипотезу.
Доктор Ютема согласилась и настояла на том, чтобы я написал отчет для публикации, но сначала я выдвинул другую идею. Я взял новую группу лягушек, ампутировал каждой по одной передней лапке и каждый день подавал на культю отрицательный ток от маленькой батарейки. Я мечтал стать первым, кто добьется полного отрастания у животного, не способного к регенерации; я почти видел свое имя на обложке журнала Scientific American. Лягушек меньше интересовала моя слава. Им приходилось оставаться неподвижными до получаса с прикрепленными электродами. Они отказались, поэтому я каждый день давал им наркоз, который они переносили очень плохо. Через неделю мне вручат Нобелевскую премию
превратился в кучу дохлых лягушек.
Некоторое время я рылся в пыльных стеллажах медицинской библиотеки в поисках предыдущих работ по биоэлектричеству и нашел статью, написанную в 1909 году американским исследователем по имени Оуэн Э. Фрейзи. Он сообщил, что электрические токи, пропущенные через аквариумную воду, в которой жили личинки саламандр, ускорили их регенерацию. В то время электрическое оборудование было настолько примитивным, что я не мог полагаться на результаты Фрейзи, но я решил попробовать это на себе. То, что Синюхин сделал с помидорами, я надеялся проделать с саламандрами.
К одной группе саламандр я прикладывал 2 микроамперы положительного тока от батарей, подключенных непосредственно к культям, в течение пяти-десяти минут в каждый из первых пяти дней после ампутации. Это было 0,000002 ампера, крошечный ток по обычным стандартам (большинство бытовых цепей пропускают 15 или 20 ампер), но сравнимый с тем, что, казалось, протекало в конечности. Я намеревался усилить нормальный положительный пик в течении травмы. Это лечение, казалось, увеличило размеры бластем, но несколько замедлило весь процесс. К другой группе я применил 3 микроампера отрицательного тока на пятый-девятый день, когда нормальные токи достигли своих отрицательных максимумов. Это, по-видимому, увеличило скорость отрастания в течение недели, но не изменило время, необходимое для полного отрастания конечности. Наконец, я попробовал метод Фрейзи с постоянным током аквариумной воды. И снова результаты были в лучшем случае двусмысленными. Эти неудачи научили меня тому, что, прежде чем применять свои выводы к другим животным, я должен был бы узнать, как работает механизм повреждения.
Тем временем я записал свои результаты. Не зная ничего лучшего, я отправил свою статью в журнал хирургии костей и суставов, самый престижный ортопедический журнал в мире. Это был глупый поступок. Эксперимент не имел непосредственного практического применения, в то время как журнал принимал только клинические отчеты. Более того, публикация была очень политической; обычно, чтобы попасть в нее, нужно было иметь устоявшуюся репутацию или прийти из одной из крупных ортопедических программ, таких как Гарвард или Колумбия. К счастью, я этого не знал. Кто-то подумал, что моя бумага - это как раз то, что прописал доктор. Она не только была принята к публикации, но и меня пригласили представить ее на следующем совместном собрании Общества ортопедических исследований и Американской академии ортопедических хирургов в Майами-Бич в январе 1961 года. Это приглашение было особой честью, поскольку означало, что кто-то считает мою работу настолько важной, что практикующие врачи, а также исследователи должны услышать о ней прямо здесь и сейчас. Кем бы ни был этот кто-то, я выражаю ему или ей свою бесконечную благодарность.
Мой отчет был хорошо принят и вскоре был опубликован, к ужасу местных инквизиторов и радости Честера Ютемы.
Поскольку журнал был ориентирован на клиницистов. Я беспокоился, что мой эксперимент не дойдет до основных исследователей, с которыми я действительно хотел поделиться им, но я снова ошибся. На следующий год мне позвонил сам Мерил Роуз. Он был взволнован статьей и хотел знать, что я сделал с тех пор.
Хотя Роуз преподавал в медицинской школе Тулейна в Новом Орлеане, каждое лето он проводил в морской биологической лаборатории Вудс-Хоул на Кейп-Коде, поэтому оттуда они с женой поехали в Сиракузы. Несмотря на свой успех, Роуз сохранял полностью открытый ум, которым должен обладать великий исследователь, и он был очарован наблюдениями за электрическими полями, нервами, анестезией и магнетизмом, о которых я расскажу в следующей главе. С тех пор его интерес чрезвычайно воодушевил меня. Моя дружба с этим замечательным человеком и ученым оказалась плодотворной даже сверх тех ожиданий, которые у меня были тогда, и, когда мы с женой ели Розы на ужин, мы обнаружили, что наше прошлое было связано по странному совпадению. Когда они переступили порог, Лилиан воскликнула: "Доктор Роуз! Разве вы не учились в колледже Смита в 1940-х годах?" Оказалось, что она была подругой студентки-лаборантки Роуз и помогала ловить лягушек для знаменитого эксперимента "соль в рану"!
Часть 2. Стимулирующий ток.
Основная структура исследования состоит из сновидений, в которые вплетены нити рассуждений, измерений и вычислений.
—Albert Szent-Gyorgyi.
Четыре. Жизненные потенциалы.
Это научная аксиома, что чем лучше эксперимент, тем больше новых вопросов он поднимает после того, как получил ответ на тот, который вы задали. По этим стандартам мой первый простой тест прошел довольно хорошо. Новые проблемы разветвлялись, как пальцы на восстановленных конечностях: откуда берутся повреждающие токи? Были ли они на самом деле связаны с нервной системой, и если да, то как? Казалось маловероятным, что они начали действовать только после ампутации; они должны были существовать раньше. Должно быть, существовал ранее существовавший субстрат действия постоянного тока, который отреагировал на травму. Действительно ли измеренные мной напряжения отражали такие токи и протекали ли они по всему телу саламандры? Были ли они у других организмов? Какие структуры их переносят? Каковы были их электрические свойства? Что они делали в остальное время, до травмы и после заживления? Могут ли они быть использованы для провоцирования регенерации-
ние там, где оно обычно отсутствовало?
У меня были идеи о том, как искать ответы на некоторые вопросы, но, чтобы понять мой подход, читателю, незнакомому с электрическими терминами, потребуется упрощенное объяснение нескольких основных понятий, которые необходимы для остальной части рассказа.
Все электрическое проистекает из явления заряда. Никто точно не знает, что это такое, можно только сказать, что это фундаментальное свойство материи, существующее в двух противоположных формах, или полярностях, которые мы произвольно называем положительной и отрицательной. Протоны, которые являются одним из двух основных типов частиц в атомных ядрах, положительны; другие частицы, нейтроны, названы так потому, что они не имеют заряда. Вокруг ядра вращаются электроны в том же количестве, что и протоны внутри ядра. Хотя электрон в 1836 раз менее массивен, чем протон, электрон несет равный, но противоположный (отрицательный) заряд. Из-за своей легкости и положения вне ядра электроны гораздо легче отделяются от атомов, чем протоны, поэтому они являются основными носителями электрического заряда. Для непрофессионала отрицательный заряд можно рассматривать как избыток электронов, в то время как положительный заряд можно рассматривать как их недостаток. Когда электроны удаляются из какой-либо области, она становится положительно заряженной, а область, в которую они перемещаются, становится отрицательной.
Поток электронов называется током и измеряется в амперах, единицах, названных в честь французского физика начала девятнадцатого века Андре Мари Ампера. Постоянный ток - это более или менее равномерный поток, в отличие от мгновенного разряда статического электричества в виде искр или молнии, или возвратно-поступательного потока переменного тока, который питает большинство наших приборов.
Помимо величины перемещаемого заряда, ток обладает еще одной характеристикой, важной для нашего повествования, — его электродвижущей силой. Это можно представить как "толчок" за током, и измеряется он в вольтах (назван в честь Алессандро Вольта).
В старших классах большинство из нас узнало, что ток течет только тогда, когда источник электронов (отрицательно заряженный материал) соединен с материалом, имеющим меньшее количество свободных электронов (положительно заряженных по отношению к источнику), проводником, по которому электроны могут течь. Вот что происходит, когда вы соединяете отрицательную клемму аккумулятора с его положительным полюсом с помощью провода или внутренностей радиоприемника: вы замкнули цепь между отрицательной и положительной. Если нет проводника, а следовательно, и цепи, то между двумя областями существует только гипотетический поток заряда, или электрический потенциал. Сила этого скрытого тока также измеряется в вольтах путем временного замыкания цепи регистрирующим устройством, как я делал в своем эксперименте.
Потенциал может продолжать нарастать до тех пор, пока сильный всплеск тока не уравняет заряды; именно это происходит при ударе молнии. Однако меньшие потенциалы могут оставаться стабильными. В этом случае они должны непрерывно питаться постоянным током, текущим от положительного к отрицательному, противоположному нормальному направлению. В этой части схемы электроны фактически перетекают из того места, где их мало, туда, где их больше. Как обнаружил Вольта, такой поток генерируется внутри батареи в результате электрического взаимодействия двух металлов.
Вокруг любого электрического заряда образуется электрическое поле. Это означает, что любой другой заряженный объект будет притягиваться (если полярности противоположны) или отталкиваться (если они одинаковы) на определенное расстояние вокруг первого объекта. Поле - это область пространства, в которой может быть обнаружен электрический заряд, и измеряется он в вольтах на единицу площади.
Электрические поля следует отличать от магнитных. Подобно заряду, магнетизм - это смутно понимаемое внутреннее свойство материи, которое проявляется в двух полярностях. Любой поток электронов создает вокруг тока комбинированное электрическое и магнитное поле, которое, в свою очередь, воздействует на другие электроны поблизости. При постоянном токе электромагнитное поле стабильно, в то время как при переменном поле оно разрушается и появляется снова с противоположными полюсами каждый раз, когда ток меняет направление. При обычном домашнем токе это изменение происходит шестьдесят раз в секунду. Точно так же, как ток создает магнитное поле, магнитное поле, когда оно движется относительно проводника, индуцирует ток. Любое изменяющееся магнитное поле, например, вокруг бытовых приборов, генерирует ток в близлежащих проводниках. Слабые магнитные поля, которые мы будем обсуждать, измеряются в гауссах, единицах, названных в честь немецкого пионера в изучении магнетизма девятнадцатого века Карла Фридриха Гаусса.
И электрическое, и магнитное поля на самом деле являются всего лишь абстракциями, которые придумали ученые, пытаясь понять действие электричества и магнетизма на расстоянии, создаваемое неизвестным промежуточным материалом или энергией, явление, которое раньше считалось невозможным, пока не стало неоспоримым. Поле представлено силовыми линиями, еще однойабстракцией, указывающей на его направление и форму. Оба вида полей ослабевают с расстоянием, но технически их влияние бесконечно: каждый раз, когда вы пользуетесь своим тостером, поля вокруг него очень незначительно возмущают заряженные частицы в самых далеких галактиках.
Кроме того, существует целая вселенная, полная электромагнитной энергии, излучения, которое каким-то образом кажется и волнами в электромагнитном поле, и частицами одновременно. Он существует в спектре длин волн, который включает космические лучи, гамма-лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовое излучение, видимый свет, инфракрасное излучение, микроволны и радиоволны. Вместе электромагнитные поля и энергии взаимодействуют множеством сложных способов, которые дали начало большей части природного мира, не говоря уже о целой технологии электроники.
Для дальнейшего изложения вам понадобится поверхностное знакомство со всеми этими терминами, но не волнуйтесь, если концепции покажутся вам немного туманными. Физики на протяжении поколений пытались разгадать фундаментальные тайны электромагнетизма, и никому, даже Эйнштейну, это пока не удалось.
Непопулярная наука.
По мнению большинства биологов примерно в 1960 году, ни одно из этих явлений не имело ни малейшего отношения к жизни. Крупная оценка американской медицины, финансируемая Фондом Карнеги и опубликованная в 1910 году уважаемым педагогом Абрахамом Флекснером, осудила клиническое использование электрошока и токов, которые применялись, часто с чрезмерным энтузиазмом, для лечения многих заболеваний с середины 1700-х годов. Иногда казалось, что электротерапия помогает, но никто не знал почему, и она получила дурную славу от многих шарлатанов, которые ею пользовались. У его законных сторонников не было научного способа защитить его, поэтому реформы в медицинском образовании, последовавшие за отчетом Флекснера, изгнали все упоминания о нем из классов и клиник, точно так же, как последние остатки веры в жизненно важное электричество были изгнаны из биологии открытием ацетилхолина. Это развитие прекрасно сочеталось с расширением знаний в области биохимии и растущей зависимостью от продукции фармацевтической промышленности. Позже пенициллин сделал медицину почти исключительно лекарственно ориентированной.
Между тем работы Фарадея, Эдисона, Маркони и других буквально наэлектризовали мир. По мере увеличения использования электричества никто не обнаружил каких-либо очевидных воздействий на живые существа, за исключением удара током и нагрева, вызванного большими токами. Конечно, никто особо не присматривался, опасаясь обескуражить растущую отрасль, но магия электричества, казалось, заключалась именно в том, как оно творило свои чудеса, невидимые и неощутимые людьми, собравшимися вокруг радио или играющими в карты под электрической лампочкой. К 1920-м годам ни один ученый, стремившийся к респектабельной карьере, не осмеливался предположить, что жизнь в каком-либо смысле является электрической.
Тем не менее, некоторые исследователи продолжали делать наблюдения, которые не соответствовали преобладающему мнению. Хотя их работа в основном оставалась за рамками научного сообщества, к концу 1950-х годов они накопили довольно много доказательств.
Существовали две группы инакомыслящих, но из-за того, что их работа оставалась незамеченной, каждая по большей части не подозревала о существовании другой. Одно направление исследований началось сразу после начала века, когда стало известно, что гидры электрически поляризованы. Было обнаружено, что голова положительна, хвост отрицателен. Я уже упоминал отчет Фрейзи за 1909 год о регенерации саламандр, усиленной электрическим током. Затем, проведя классическую серию экспериментов в начале 1920-х годов, Элмер Дж. Лунд из Техасского университета обнаружил, что полярность регенерации у видов, родственных гидре, можно контролировать и даже менять местами с помощью небольших постоянных токов, проходящих через тело животного. Ток, достаточно сильный, чтобы изменить нормальную полярность существа, мог вызвать образование головы там, где должен был появиться хвост, и наоборот. Другие подтвердили это открытие, и Лунд продолжила изучать яйца и эмбрионы. Он утверждал, что влиял на развитие лягушачьих икринок не только токами, но и магнитными полями, и этот вывод был действительно рискованным для того времени.
Вдохновленный работами Лунда, Гарольд Сакстон Берр из Йельского университета начал прикреплять электроды ко всем видам существ. Берру посчастливилось иметь форум для своей работы. Он редактировал "Йельский журнал биологии и медицины", где публиковалось большинство его отчетов; лишь немногие другие журналы касались их. Берр и его коллеги обнаружили электрические поля вокруг и электрические потенциалы на поверхностях таких разнообразных организмов, как черви, гидры, саламандры, люди, другие млекопитающие и даже слизевики. Они измерили изменения этих потенциалов и соотнесли их с ростом, регенерацией, образованием опухоли, воздействием лекарств, гипноза и сна. Берр утверждал, что измерил изменения поля, возникающие в результате овуляции, но другие получили противоречивые результаты. Он годами подключал свои вольтметры к деревьям и обнаружил, что их поля меняются в зависимости не только от света и влажности, но и от штормов, солнечных пятен и фаз Луны.
Берру и Лунд мешали их инструменты, а также условия проведения исследований. Большая часть их работы была выполнена до Второй мировой войны, и, несмотря на то, что Берр потратил годы на разработку наиболее чувствительных устройств с использованием вакуумных ламп, счетчики все еще были слишком "шумными", чтобы надежно измерять крошечные токи, обнаруживаемые в живых существах. Два ученых смогли уточнить свои наблюдения лишь настолько, чтобы найти простое дипольное распределение потенциалов, при котором голова большинства животных была отрицательной, а хвост положительным.
Берр и Лунд выдвинули схожие теории электродинамического поля, названного Берром полем жизни или L-полем, которое сохраняет форму организма точно так же, как форма определяет форму желатинового десерта. "Когда мы встречаем друга, которого не видели шесть месяцев, в его лице нет ни одной молекулы, которая была там, когда мы видели его в последний раз", - писал Берр. "Но, благодаря его управляющему L-полю, новые молекулы выстроились в старую, знакомую схему, и мы можем узнать его лицо".
Берр считал, что неисправности в полевых условиях могут выявить скрытую болезнь точно так же, как вмятины в форме проявляются в желе. Он утверждал, что способен предсказать все виды эмоционального и физического здоровья человека, как настоящего, так и будущего, просто проверив напряжение между головой и рукой. Его более поздние труды были омрачены пристрастием к биоэлектрическому детерминизму и тенденцией путать "закон и порядок" в природе с тем одиозным эвфемизмом, который проповедуют президенты. В результате он начал предлагать свои простые показания в качестве надежного способа оценки кандидатов на работу, солдат, психически больных и подозреваемых преступников или диссидентов.
Поля, обнаруженные Берром и Лунд, на самом деле были слишком простыми, чтобы их можно было сосчитать за конечность саламандры или человеческое лицо. Биологические знания в то время не давали им теоретической основы для объяснения того, откуда берутся их поля. Они представляли себе токи, текущие внутри клеток, но не имели доказательств. Они понятия не имели, что токи могут протекать в определенных тканях или жидкостях вне клеток. Они предположили, что все эти небольшие внутриклеточные токи каким-то образом составляют целое поле. Берр писал, что "электрическая энергия является фундаментальным атрибутом протоплазмы и является выражением или мерой присутствия электродинамического поля в организме". К сожалению, анализ этого предложения приводит к бессмыслице, и работа Берра была отвергнута как туманный витализм. Лунд постигла та же участь. Никто не потрудился проверить, верны ли сделанные ими измерения. В конце концов, вы можете не соглашаться с теорией, но вы должны достаточно уважать данные, чтобы проверить их. Если вы не можете их дублировать, вы имеете право спокойно придерживаться своих собственных концепций, но если вы получаете те же результаты, вы обязаны согласиться или предложить альтернативную теорию. Однако большинство ученых выбрали легкий путь и просто проигнорировали Берра и Лунд. Их открытия остались малоизвестными, и большинство биологов не связывали их с предварительной концепцией регенерации на основе морфогенетического поля.
Затем, в 1952 году, работа Лунда была продолжена Г. Маршем и Х. У. Бимсом с использованием планарии. Они обнаружили, что полярностью плоского червя, как и у гидры, можно управлять, пропуская через него ток. Когда постоянный ток подавался в нужном направлении через секцию червяка, нормальная полярность исчезала, и на каждом конце формировалась головка. По мере увеличения силы тока полярность секции менялась на противоположную: сзади отрастала голова, спереди - хвост. При более высоком напряжении даже неповрежденные черви полностью реорганизуются, голова становится хвостом и наоборот. Марш и Бимс пришли к убеждению, что электрическое поле животного является морфогенетическим организующим принципом. Тем не менее, их работа также была проигнорирована, за исключением Мэрил Роуз, которая предположила, что градация электрического заряда спереди назад контролирует градиент ингибиторов и стимуляторов роста. Он предположил, что растительные соединения представляют собой заряженные молекулы, которые перемещаются в разные места организма под действием электрического поля, в зависимости от величины и знака их заряда и молекулярной массы.
Подводные течения в неврологии.
В то время как исследование общего поля тела с запинками продвигалось вперед при изучении простых животных, несколько нейрофизиологов начали обнаруживать странные вещи о нервах более сложных существ, данные, которые потенциал действия Бернштейна объяснить не мог. Просматривая старую литературу, переходя от одной статьи к другой, я нашел много намеков на то, что в нервной системе существуют потенциалы постоянного тока и что небольшие токи извне могут влиять на функцию мозга.
Первое зарегистрированное воздействие токов на нервную систему было сделано Джованни Альдини, племянником Гальвани и ярым сторонником витализма. Используя батареи своего заклятого врага Вольты, Альдини заявил о замечательном успехе в лечении астмы. Он также вылечил человека, которому сегодня, вероятно, поставили бы диагноз "шизофрения", хотя невозможно сказать, сколько пользы принесли потоки, а сколько - простая забота, тогда столь редкая при лечении психических заболеваний. Альдини предоставил своему пациенту комнату в своем собственном доме, а позже нашел ему работу. Некоторые эксперименты Альдини были гротескными - он пытался воскресить недавно казненных преступников, заставляя трупы дергаться с помощью электричества, - но его идея о том, что внешний ток может восполнить жизненную силу истощенных нервов, стала основой для целого столетия электротерапии.
Современные исследования нервов и тока начались в 1902 году, когда французский исследователь Стефан Ледюк сообщил, что усыпляет животных, пропуская через их головы довольно сильный переменный ток. Он даже несколько раз терял сознание этим методом. (Поговорим о преданности науке!) Несколько других людей подхватили это направление в 1930-х годах и разработали методы электрошока и электронаркоза. Терапевтическая ценность использования больших токов для вызывания судорог ставится под сомнение все больше и больше, до сих пор это в основном используется для успокоения неуправляемых психотиков и политических нонконформистов. Электронаркоз — индукция сна путем пропускания небольших токов через голову от виска к виску — широко используется официальными терапевтами во Франции и Советском Союзе. Российские врачи утверждают, что их методика электросона, при которой электроды на веках и за ушами подаются слабым постоянным током, пульсирующим на успокаивающих частотах мозговых волн, может обеспечить полноценный ночной сон за два-три часа. До сих пор ведется много споров о том, как работают обе техники, но с самого начала никто не отрицал, что токи оказывают глубокое воздействие на нервную систему.
Во втором и третьем десятилетиях нашего столетия произошел всплеск интереса к гальванотаксису, идее о том, что постоянный ток управляет ростом клеток, особенно нейронов. В 1920 году С. Ингвар обнаружил, что волокна, растущие из тел нервных клеток, выстраиваются в линию с близлежащим потоком тока и что волокна, растущие к отрицательному электроду, отличаются от волокон, растущих к положительному. Вскоре Пол Вайс "объяснил" это еретическое наблюдение как артефакт, вызванный растяжением субстрата клеточной культуры из-за контакта с электродами. Даже после того, как Марш и Бимс доказали неправоту Вайсса в 1946 году, научному сообществу потребовалось еще много лет, чтобы признать тот факт, что нейронные волокна действительно ориентируются вдоль потока тока. Сегодня возможное использование электричества для управления ростом нервов является одной из самых захватывающих перспектив в исследованиях регенерации (см. Главу 11).
Гипотеза Бернштейна, неспособная объяснить эти факты, оказалась несостоятельной в нескольких других отношениях. Начнем с того, что, согласно теории, импульс должен проходить с одинаковой легкостью в любом направлении вдоль нервного волокна. Если нерв стимулируется посередине, импульс должен проходить в обоих направлениях к противоположным концам. Вместо этого импульсы распространяются только в одном направлении; в экспериментах их можно заставить двигаться "против течения", но только с большим трудом. Это может показаться не таким уж важным, но это очень важно. Кажется, что-то поляризует нерв.
Другой проблемой является тот факт, что, хотя нервы необходимы для регенерации, потенциалы действия во время процесса отсутствуют. Никогда не было обнаружено никаких импульсов, связанных с отрастанием, и нейротрансмиттеры, такие как ацетилхолин, были исключены из числа стимуляторов роста.
Кроме того, импульсы всегда имеют одинаковую величину и скорость. Это тоже может показаться не таким уж важным, но подумайте об этом. Это означает, что нерв может передавать только одно сообщение, например, 1 или 0 цифрового компьютера. Это нормально для простых вещей, таких как рефлекс коленного рефлекса. Когда резиновый молоточек врача постукивает по вашему колену, он фактически ударяет по сухожилию надколенника, быстро растягивая его. Это стимулирует рецепторы растяжения (нервные клетки сухожилия), которые посылают сигнал в спинной мозг, говоря: "Сухожилие надколенника внезапно растянулось". Эти импульсы принимаются двигательными (активирующими мышцы) нейронами спинного мозга, которые посылают импульсы к большой мышце на передней поверхности бедра, приказывая ей сокращаться и выпрямлять ногу. В повседневной жизни этот рефлекс удерживает вас от падения, если внешняя сила внезапно согнет ваши колени.
Цифровая импульсная система прекрасно объясняет это. Однако никто не может ходить только на рефлексах, и жертвы церебрального паралича слишком хорошо это знают. Двигательные действия, которые мы считаем само собой разумеющимися — вставание со стула и ходьба по комнате, взятие чашки и питье кофе и так далее, — требуют интеграции всех мышц и органов чувств, работающих слаженно, чтобы производить скоординированные движения, о которых нам даже не нужно думать. Никто никогда не объяснял, как простой код импульсов может все это делать. Еще более сложными являются высшие процессы, такие как зрение, при котором мы каким-то образом интерпретируем постоянно меняющуюся сцену— состоящую из бесчисленных фрагментов визуальных данных, или речевые паттерны, распознавание символов и грамматику наших языков.
Возглавляет список загадок "проблема разума-мозга" сознания с его признанием: "Я реален; я мыслю; я нечто особенное". Кроме того, существуют абстрактное мышление, память, личность, креативность и мечты. История гласит, что Отто Леви долгое время безуспешно боролся с проблемой синапса, когда однажды ночью ему приснился сон, в котором ему открылся весь эксперимент с лягушачьим сердцем. Проснувшись, он понял, что видел сон, но забыл подробности. На следующую ночь ему приснился тот же сон. На этот раз он запомнил процедуру, утром пошел в свою лабораторию, провел эксперимент и решил проблему. Вдохновение, которое, казалось, навсегда изгнало нейронное электричество, не может быть объяснено теорией, которую оно поддерживало! Как вы преобразуете простые цифровые сообщения в эти сложные явления? Современные механисты просто постулировали схему мозга, настолько сложную, что мы, вероятно, никогда в ней не разберемся, но некоторые ученые говорят, что должны быть и другие факторы.
Даже когда Лоуи заканчивал свою работу над ацетилхолином, другие начали находить доказательства того, что в нервах протекают токи. Английский физиолог Ричард Кейтон уже утверждал, что обнаружил электрическое поле вокруг голов животных в 1875 году, но только в 1924 году немецкий психиатр Ганс Бергер доказал это, записав первую электроэнцефалограмму (ЭЭГ) с платиновых проводов, которые он вставил в кожу головы своего сына. ЭЭГ обеспечивала запись ритмичных колебаний потенциального напряжения в различных частях головы. Бергер сначала подумал, что от всего мозга исходит только одна волна, но вскоре стало ясно, что волны различаются в зависимости от того, где были установлены электроды. Современные ЭЭГ используют целых тридцать два отдельных канала по всей голове.
Частота этих мозговых волн была грубо коррелирована с состояниями сознания. Дельта-волны (от 0,5 до 3 циклов в секунду) указывают на глубокий сон. Тета-волны (от 4 до 8 циклов в секунду) указывают на транс, сонливость или чуткий сон. Альфа-волны (от 8 до 14 циклов в секунду) появляются во время расслабленного бодрствования или медитации. А бета-волны (от 14 до 35 циклов в секунду), наиболее неравномерные формы, сопровождают все модуляции нашего активного повседневного сознания. В основе этих ритмов лежат потенциалы, которые изменяются гораздо медленнее, в течение периодов, достигающих нескольких минут. Современные ЭЭГ-аппараты сконструированы так, чтобы отфильтровывать их, потому что они вызывают блуждание следа и в любом случае считаются незначительными.
До сих пор нет единого мнения относительно того, откуда берется напряжение на ЭЭГ. Проще всего было бы объяснить их постоянными токами, как постоянными, так и пульсирующими, проходящими по всему мозгу, но большинство биологов не могли с этим согласиться. Основная альтернативная теория, согласно которой большое количество нейронов, активирующихся одновременно, может имитировать реальную электрическую активность, так и не была доказана.
В 1939 году У. Э. Бердж из Университета Иллинойса обнаружил, что напряжение, измеряемое между головой и другими частями тела, становилось более отрицательным во время физической активности, снижалось во сне и менялось на положительное под общим наркозом. Примерно в то же время группа физиологов и неврологов Гарвардской медицинской школы начала изучать мозг совместно с группой математиков Массачусетского технологического института. Этому объединению было суждено изменить мир. Из него вышли многие наши современные концепции кибернетики, и он стал ядром главной американской оперативной группы по компьютерам во время Второй мировой войны. Одна из первых важных идей группы заключалась в том, что мозг работает с помощью комбинации аналогового и цифрового кодирования.
Один из математиков, пионер компьютерных технологий Джон фон Нейман, позже разработал концепцию в мельчайших деталях, но в принципе она довольно проста. В аналоговых компьютерах изменения в информации выражаются аналогичными изменениями величины или полярности тока. Например, если компьютер должен использовать и сохранять изменяющиеся температуры печи, повышение и понижение температуры можно имитировать повышением и понижением напряжения. Аналоговые системы работают медленно и могут обрабатывать только простую информацию, но они могут очень хорошо передавать тонкие вариации. Цифровое кодирование, с другой стороны, может передавать огромные объемы данных с высокой скоростью, но только в том случае, если информация может быть сведена к битам "да"-"нет", "включено-выключено— - цифрам 1 и 0. Если бы мозг был таким гибридным компьютером, рассуждали эти ранние кибернетики, то аналоговое кодирование могло бы управлять общей активностью больших групп нейронов посредством таких действий, как повышение или понижение их чувствительности к входящим сообщениям. (Несколько лет спустя неврологи действительно обнаружили, что некоторые нейроны "настроены" на срабатывание только в том случае, если они получают определенное количество импульсов.) Цифровая система передавала бы сенсорную и моторную информацию, но обработка этой информации — память и воспоминание, мышление и так далее — осуществлялась бы за счет синергизма обоих методов. Изменения напряжения, обнаруженные Берджем в ответ на серьезные изменения сознания, казалось, укладывались в эти рамки -
работа и его наблюдения были расширены группой Гарварда-Массачусетского технологического института и другими. Большая часть этой работы была проделана непосредственно на обнаженном мозге животных и пациентов-людей во время операции. Когда сотрудничающие пациенты предпочитали оставаться бодрствующими во время таких операций (мозг невосприимчив к боли), человеческие ощущения часто можно было соотнести с электрическими данными. Вклад в это начинание внесли почти все величайшие американские нейрофизиологи — Уолтер Б. Кэннон, Артуро Розенблют, Ральф Джерард, Гилберт Линг, Уайлдер Пенфилд и другие.
Измерения на обнаженном мозге быстро подтвердили наличие потенциальных напряжений, а также выявили возможные токи повреждения. Всякий раз, когда группы нервных клеток активно проводили импульсы, они также создавали отрицательный потенциал. Положительные потенциалы появлялись из поврежденных клеток, когда мозг был поврежден; затем эти потенциалы распространялись наружу на неповрежденные клетки, подавляя их способность посылать или получать импульсы. Когда экспериментаторы прикладывали небольшие отрицательные напряжения к группам нейронов, их чувствительность повышалась; то есть они генерировали импульс в ответ на более слабый стимул. Приложенные извне положительные потенциалы работали противоположным образом: они подавляли нервную функцию, затрудняя выработку импульса. Таким образом, аналоговый код, похоже, действительно существовал, но как он работал? Исходили ли потенциалы от постоянных токов, генерируемых самими нервными клетками, или они просто возникали в результате сложения множества потенциалов действия, идущих в одном и том же направлении
направление и прибытие в одно и то же место в одно и то же время?
Некоторые ответы были получены в результате серии прекрасных экспериментов Линга, Джерарда и Бенджамина Либета из Чикагского университета. Работая на лягушках, они изучали участки коры головного мозга, где слой нейронов имел толщину всего в одну клетку и клетки располагались бок о бок, как солдаты на смотру, все указывая в одном направлении. В таких областях они обнаружили отрицательный потенциал на дендритах (короткие входящие волокна) и положительный потенциал на концах аксонов (более длинные исходящие волокна). Это указывало на постоянный ток вдоль нормального направления передачи импульса. Вся нервная клетка была электрически поляризована.
В другой серии экспериментов с мозгом, извлеченным из лягушек и сохраненным живым в культуре, чикагская группа обнаружила, что по поверхности коры очень медленными волнами проходят постоянные токи, которые можно получить экспериментальным путем путем нанесения химических веществ, таких как кофеин, в одно место на поверхности. Когда они делали разрез на мозге, перерезая группы нервных волокон, эти бегущие волны постоянного тока все равно пересекали бы разрез, если бы две поверхности находились в непосредственном контакте. Если исследователи оставляли разрез открытым и заполняли его физиологическим раствором, соответствующим жидкостям организма, то волны не могли пересечь промежуток. Это были особенно важные наблюдения. Они указали, что ток передавался структурами вне нейронов; он пересекал разрез, когда края соприкасались, но микроскопические части разорванных нейронов не смогли бы так легко воссоединиться. Результаты также показали, что ток не был потоком ионов; в противном случае он смог бы пересечь зазор через соленую воду.
Изучая неповрежденный мозг живых лягушек, группа lame обнаружила потенциал между передней и задней частями мозга. Обонятельные (лобные) доли были отрицательными на несколько милливольт по отношению к затылочной (задней) доле, что подразумевает ток, текущий вверх по стволу мозга и между двумя полушариями спереди.
В то время эти наблюдения казались очень странными. Они не укладывались ни в какие представления о том, как работают нервы. В результате они в значительной степени игнорировались. Большинство нейрофизиологов продолжали измерять потенциалы действия и прослеживать волоконные пути в мозге. Это была полезная работа, но ограниченная. Остались основные вопросы.
Только одна исследовательская группа продолжила эту работу примерно десять лет спустя. Сидни Голдринг и Джеймс Л. О'Лири, нейропсихиатры Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, зарегистрировали одинаковые потенциалы постоянного тока на коже головы человека, на обнаженном мозге во время операции и на мозге обезьян и кроликов. Как отмечалось ранее, потенциалы менялись регулярными циклами продолжительностью в несколько минут, подобно непрерывному басу на ЭЭГ. Фактически, Голдринг и О'Лири обнаружили волны внутри волн: "На медленных крупных колебаниях были написаны меньшие изменения напряжения". Это были слабые потенциалы, измеряемые в микровольтах (миллионных долях вольта) и изменяющиеся волнами от 2 до 30 циклов в минуту, своего рода пианиссимо "внутреннего голоса" в электрической фуге из трех частей.
Проведение в Новом режиме.
Я остро осознавал, что у меня не было "надлежащего" опыта для работы, которую я планировал выполнить. Я не был профессиональным нейрофизиологом; я даже не знал ни одного. Действительно, после моей стычки с исследовательским комитетом,
один из участников отвел меня в сторонку и серьезно посоветовал: "Возвращайся в школу и получи степень доктора философии, Беккер. Тогда ты поймешь, что все это ерунда". Тем не менее, некоторые из величайших нейрофизиологов думали так же, как и я, обо "всех этих вещах". Они предположили, что мы, возможно, слишком поспешили исключить электрические токи из биологии. Мое представление о том, чтобы вернуть их обратно, было не таким уж диковинным, а лишь продолжением того, что они говорили. Я подходил к системе передачи информации в организме с периферии, спрашивая: "Что заставляет раны заживать?" Они начали с центра, спрашивая: "Как работает мозг?" Мы работали над одной и той же проблемой с противоположных сторон. Размышляя над их выводами и всеми нерешенными проблемами биологии, я все больше убеждался, что жизнь сложнее, чем мы предполагали. Я чувствовал, что те, кто сводил жизнь к механическому взаимодействию молекул, жили в холодном, сером, мертвом мире, который, несмотря на свою серость, был фантазией. Я не думал, что электричество окажется хоть сколько-нибудь жизненно важным в старом смысле этого слова, но у меня было предчувствие, что оно будет ближе к разгадке тайны, чем запахи биохимической лаборатории или законсервированных органов в комнате для вскрытия.
У меня появился еще один достойный союзник, когда я начал переоценивать роль электричества в жизни. Альберт Сент-Дьердь, который уже получил Нобелевскую премию за свою работу по окислению и витамину С, сделал ошеломляющее предложение в речи перед Будапештской академией наук 21 марта 1941 года. (Подумайте о дате. Вторая мировая война буквально бушевала вокруг него, и вот он здесь, спокойно закладывает основы новой биологии.) Говоря о механистическом подходе биохимии, он отметил, что когда экспериментаторы разбивали живые организмы на составные части, где-то на этом пути жизнь утекала у них сквозь пальцы, и они обнаруживали, что работают с мертвой материей. Он сказал: "Похоже, что все еще не хватает какого-то основного факта о жизни, без которого невозможно какое-либо реальное понимание". В качестве упущенного основного факта Сент-Дьердь предложил вернуть электричество живым существам, но не так, как это представлялось на рубеже веков.
В то более раннее время было известно только два способа проведения тока: ионный и металлический. Металлическую проводимость можно представить в виде облака электронов, движущихся по поверхности металла, обычно проволоки. У живых существ она может быть автоматически исключена, потому что никто никогда не находил в них никаких проводов. Ионный ток проводится в растворах за счет движения ионов — атомов или молекул, заряженных большим или меньшим количеством электронов, чем необходимо для уравновешивания положительных зарядов их протонов. Поскольку ионы намного крупнее электронов, они с большим трудом перемещаются в проводящей среде, и ионные токи затухают на коротких расстояниях. Они прекрасно проходят через тонкую мембрану нервного волокна, но было бы невозможно поддерживать ионный ток по всей длине даже самого короткого нерва.
Полупроводник, третий вид тока, был лабораторным курьезом в 1930-х годах. Полупроводники, находящиеся на полпути между проводниками и изоляторами, неэффективны в том смысле, что они могут пропускать только небольшие токи, но они могут легко передавать свои токи на большие расстояния. Без них современные компьютеры, спутники и вся остальная наша твердотельная электроника были бы невозможны.
Полупроводник встречается только в материалах, имеющих упорядоченную молекулярную структуру, таких как кристаллы, в которых электроны могут легко перемещаться из электронного облака вокруг одного атомного ядра в облако вокруг другого. Атомы в кристалле расположены аккуратными геометрическими решетками, а не застывшим нагромождением обычных твердых тел. В решетке некоторых кристаллических материалов есть места, куда могут поместиться другие атомы. Атомы этих примесей могут иметь больше или меньше электронов, чем атомы материала решетки. Поскольку силы решетчатой структуры удерживают одинаковое количество электронов на месте вокруг каждого атома, "лишние" электроны
примесные атомы могут свободно перемещаться по решетке, не будучи связанными с каким-либо конкретным атомом. Если атомы примеси имеют меньше электронов, чем другие, "дыры" в их электронных облаках могут быть заполнены электронами из других атомов, оставляя дыры в других местах. Отрицательный ток, или полупроводник N-типа, представляет собой движение избыточных электронов; положительный ток, или полупроводник P-типа, представляет собой движение этих дырок, которые можно рассматривать как положительные заряды.
Сент-Дьердь указал, что молекулярная структура многих частей ячейки была достаточно регулярной, чтобы поддерживать полупроводниковую связь. В то время эта идея была почти полностью проигнорирована. Даже когда Сент-Дьердь расширил эту концепцию в своем "Введении в субмолекулярную биологию" (I960), большинство ученых (за исключением России!) Отвергли ее как свидетельство его преклонного возраста, но эта небольшая книга вдохновила меня. Я думаю, что это может оказаться самым важным вкладом этого человека в науку. В ней он предположил, что белковые молекулы, каждая из которых имеет своего рода щель или промежуточную станцию для подвижных электронов, могут быть соединены вместе в длинные цепочки, так что электроны могут течь в полупроводниковом токе на большие расстояния без потери энергии, подобно тому, как в игре в шашки один фишка может прыгать вдоль ряда других фигур по всей доске. Сент-Дьердь предположил, что поток электронов будет аналогичен фотосинтезу, еще одному процессу, который он помог объяснить, при котором своего рода водопад электронов спускался шаг за шагом по лестнице молекул, теряя энергию с каждым скачком. Главное отличие состояло в том, что в белковом полупроводнике энергия электронов сохранялась и передавалась в виде информации, вместо того чтобы поглощаться и накапливаться в химических связях пищи.
Принимая во внимание предложение Сент-Дьердьи, я сформулировал свою рабочую гипотезу. Я постулировал примитивную информационную систему с аналоговым кодированием, которая была тесно связана с нервами, но не обязательно располагалась в самих нервных волокнах. Я предположил, что эта система использует полупроводниковый постоянный ток и что либо самостоятельно, либо совместно с системой передачи нервных импульсов она регулирует рост, заживление и, возможно, другие основные процессы.
Тестирование концепции.
Первым делом было повторить измерения Берра на саламандрах с использованием современного оборудования. Я поместил электрод сравнения на кончик носа каждого животного и перемещал регистрирующий электрод точка за точкой вдоль центра тела к кончику хвоста, а затем вдоль каждой конечности. Я измерил напряжение на остальной части тела и построил силовые линии, соединяющие все точки, где показания были одинаковыми.
Вместо простой отрицательной формы головы и положительной формы хвоста Берра я обнаружил сложное поле, которое соответствовало устройству нервной системы. Были большие положительные потенциалы над каждой долей головного мозга и немного меньшие - над плечевыми и поясничными нервными узлами между каждой парой конечностей. Показания становились все более отрицательными по мере того, как я удалялся от этих скоплений тел нервных клеток; руки, ноги и кончик хвоста имели самые высокие отрицательные потенциалы.
В другой серии измерений я наблюдал, как потенциалы развиваются вместе с нервной системой у личинок саламандр. У взрослых перерезание нервов в том месте, где они входят в ноги, то есть отсечение длинных нервных волокон от их клеточных тел в спинном мозге, почти полностью уничтожало потенциалы конечностей. Но если я перерезал спинной мозг, оставив периферические нервы подключенными к их клеточным телам, потенциалы конечностей не изменились. Это определенно выглядело так, как будто в телах нервных клеток генерировался электрический ток и проходил вниз по волокнам.
Для протекания тока вам нужна схема; ток должен возникать в одном месте, проходить по проводнику и в конечном итоге возвращаться к генератору. Мы склонны забывать, что 60-тактный переменный ток в настенной розетке не расходуется, когда мы включаем свет, а просто проходит через нее к земле, по которой в конечном итоге возвращается на электростанцию. Поскольку мои измерения были положительными в отношении скоплений тел нервных клеток и все более отрицательными вдоль нервных волокон, казалось вероятным, что ток генерируется в телах клеток, тем более что они содержали все "полезные вещества" — ядра, органеллы и метаболические компоненты, - в то время как волокна были относительно неинтересными продолжениями тела. В то время я предположил, что цепь замкнута током, идущим обратно к позвоночнику через мышцы.
Это было хорошее начало, но это не было научно приемлемым доказательством. Во-первых, мое предположение о обратной части цепи вскоре было опровергнуто, когда я измерил мышцы конечностей и обнаружил, что они поляризованы в том же направлении, что и поверхностные потенциалы. Во-вторых, недавно было обнаружено, что сама кожа амфибий поляризована изнутри и снаружи из-за разницы ионов, очень похожей на потенциал покоя нервной мембраны, так что было едва ли возможно, что мои показания были вызваны ионными разрядами через влажную кожу. Если так, то мои доказательства были буквально все мокрые.
Большая часть неопределенности была связана с тем фактом, что я измерял внешнюю часть животного и предполагал, что генераторы и проводники внутри создавали найденный мной рисунок. Мне нужен был способ соотнести внутренние токи с внешними потенциалами.
Это было до того, как транзисторы полностью заменили электронные лампы. Характеристики трубки зависели от структуры электрического поля внутри нее, но заранее рассчитать параметры поля без компьютеров было трудоемкой задачей, поэтому радиоинженеры часто изготавливали аналоговую модель. Они построили большой макет трубки, заполненный проводящим раствором. Когда к модели подводился ток, поле можно было отобразить, измеряя напряжение в различных точках раствора. Я решил построить модель саламандры.
Я сделал аналог нервной системы существа из медных проводов. Для мозга и нервных узлов я использовал кусочки припоя. Таким образом, каждое соединение представляло собой электрическую батарею из двух разных металлов, меди и свинцово-оловянного сплава, из которого был изготовлен припой. Затем я просто поместил эту "нервную систему" между двумя кусками губчатой резины, вырезанными в форме саламандры, и пропитал модель солевым раствором, чтобы он соответствовал жидкостям организма и служил электролитом, проводящим раствором, который позволил бы двум металлам функционировать как батарейка. Это сработало. Показания были почти точно такими же, как у настоящей salamander. Это показало, что постоянный ток внутри может создавать потенциалы, которые я получал снаружи.
Если предложенная мной система действительно была примитивной частью нервной системы, она должна была быть широко распространена, поэтому затем я обследовал все животное царство. Я тестировал плоских и дождевых червей, рыб, амфибий, рептилий, млекопитающих и людей. У каждого вида потенциалы на коже отражали устройство нервной системы. У червей и рыб была только одна область положительного потенциала, точно так же, как был только один главный нервный узел - мозг. У людей вся область головы и позвоночника с ее огромной концентрацией нейронов была сильно положительной. Три конкретные области с наибольшим положительным потенциалом были такими же, как у саламандры: головной мозг, плечевое сплетение между лопатками и поясничное расширение у основания спинного мозга. У всех позвоночных я также зарегистрировал потенциал в средней линии головы, который наводил на мысль о постоянном токе, подобном тому, который постулировал Джерард, протекающем сзади вперед через середину мозга. Это выглядело так, как будто ток исходил от ретикулярной активирующей системы, сети сшитых нейронов, которые веером расходились от ствола мозга к более высоким центрам и, казалось, контролировали уровень сна или бодрствования и концентрацию внимания.
В то же время, чтобы увидеть, исходят ли повреждающий ток и поверхностные потенциалы из одного источника, я провел электрические измерения конечностей саламандр по мере заживления переломов. (Как упоминалось в главе 1, заживление костей - единственный вид истинной регенерации, общий для всех позвоночных.) Токи в конечностях вели себя подобно тем, которые сопровождают повторный рост. Вокруг перелома немедленно образовалась положительная зона, хотя остальная часть конечности сохранила по крайней мере часть своего отрицательного потенциала. Затем, между пятым и десятым днями, положительная зона изменила свой потенциал на противоположный и стала более сильно отрицательной, чем остальная часть конечности, поскольку перелом начал заживать.
Затем я решил продолжить эксперименты Берджа, проводившиеся два десятилетия назад. Я бы производил различные изменения в состоянии нервной системы и искал сопутствующие изменения в электрических измерениях. Чтобы сделать это правильно, мне действительно нужно было несколько тысяч долларов на аппарат, который мог бы снимать показания с нескольких электродов одновременно и записывать их рядом на диаграмму. Мои шансы получить эти деньги казались ничтожными, если я не смогу быстро опубликовать другую статью. Я решил использовать имевшееся у меня оборудование для простого измерения во время одного из самых глубоких изменений в сознании — анестезии.
Бердж был прав. Электрические реакции были впечатляющими и противоречивыми. По мере того как каждое животное погружалось в воду, его периферийные напряжения
снизился до нуля, и под очень глубокой анестезией они изменились до некоторой степени, конечности и хвост стали положительными. Они вернулись к норме непосредственно перед тем, как животное проснулось.
У меня было достаточно материала для небольшой статьи, и я решил попробовать журнал по медицинской электронике, недавно основанный Институтом радиоинженеров. Хотя большая часть того, что они печатали, было безопасным и ничем не примечательным, я обнаружил, что инженеры часто были более непредубежденными, чем биологи, поэтому я пошел ва-банк; я изложил всю гипотезу целиком — аналоговую нервную систему, полупроводниковые токи, контроль за исцелением, работы. Редактору это понравилось, и он прислал мне восторженное письмо с согласием, а также предложения по дальнейшим исследованиям. Лучше всего то, что вскоре я получил одобрение еще одного небольшого гранта и купил свой многоэлектродный картографический самописец. Вскоре я подтвердил свои результаты по анестезии, и с помощью системы мониторинга всего тела я также смог соотнести всю картину поверхностных напряжений
с учетом уровня активности животного без наркоза. Отрицательные потенциалы в лобной области мозга и на периферии нервной системы были связаны с бодрствованием, сенсорными стимулами и мышечными движениями. Чем больше активность, тем больше были отрицательные потенциалы. Сдвиг в сторону позитива произошел во время отдыха и даже в большей степени во время сна. *
(* я узнал об этом позже, но примерно в то же время другой экспериментатор по имени Х. Касперс сделал аналогичные выводы. )
Читая о твердотельной электронике, я нашел другой способ проверить ток в salamander. К счастью, это было дешево и просто; я мог бы сделать это, не покупая дополнительногооборудования. Лучше всего то, что это должно работать, только если ток полупроводниковый.
Предположим, вы думаете, что у вас ток течет по какому-то проводнику — например, по конечности саламандры. Вы помещаете его в сильное магнитное поле так, чтобы силовые линии пересекали проводник под прямым углом. Затем вы помещаете другой проводник, не содержащий тока, перпендикулярно как исходному проводнику (отрезку), так и магнитному полю. Если в том, что вы тестируете, есть ток, некоторые носители заряда будут отклонены магнитным полем в другой проводник, создавая напряжение, которое вы можете измерить. Это называется напряжением Холла, в честь джентльмена, который его открыл. Прелесть этого метода в том, что он работает по-разному для трех видов тока. При любой заданной напряженности магнитного поля напряжение Холла пропорционально подвижности заряда
носители. Ионы в растворе относительно большие и едва отклоняются полем. Электроны в проволоке ограничены природой металла. В обоих случаях холловское напряжение мало, и его трудно обнаружить. Однако электроны в полупроводниках могут перемещаться очень свободно и создавать холловские напряжения с гораздо более слабыми полями.
Найдя постоянный магнит С-образной формы, предмет, не пользовавшийся большим спросом с момента появления электромагнитов, я настроил оборудование. Я глубоко вздохнул, укладывая первую саламандру под наркозом на пластиковую подставку, вытянув одну переднюю лапу. Я разместил электроды так, чтобы они слегка касались конечности, по одному с каждой стороны, и установил магнит таким образом, чтобы его полюса вращались над и под конечностью, близко, но не касаясь ее. Я измерял напряжение каждые несколько минут, с магнитом и без него, по мере того, как животное приходило в сознание. Я также измерял постоянное напряжение от кончиков пальцев до спинного мозга. При глубокой анестезии напряжение постоянного тока вдоль конечности было равно нулю, как и напряжение Холла. По мере того, как действие анестетика ослабевало, постепенно появлялся нормальный потенциал вдоль конечности, а вместе с ним и прекрасное напряжение Холла. Оно увеличивалось вместе с потенциалом конечности, пока животное полностью не закрылось и не отошло от аппарата. Тест срабатывал каждый раз, но я не думаю, что когда-нибудь забуду тот трепет, с которым я наблюдал, как ручка на диктофоне отслеживает первое из этих напряжений Холла.
Этот эксперимент недвусмысленно продемонстрировал, что вдоль передней лапы саламандры протекал настоящий электрический ток, и фактически доказал, что ток был полупроводниковым. На самом деле, полдюжины тестов, которые я провел, подтвердили каждый пункт моей гипотезы.
Научных результатов, о которых не сообщается, с таким же успехом может и не существовать. Они подобны хлопку в ладоши. Для ученых общение - это не только ответственность, это наше главное удовольствие. Хороший результат чистого, красивого эксперимента - это радость, которой вы просто обязаны поделиться, и я не мог дождаться, когда увижу эти данные в печати. На этот раз я попал в топ. Журнал American Science удачно назван Science . В каждом номере представлены отчеты по всем областям от астрономии до зоологии, поэтому публикация означает, что в статье больше
чем специализированное значение. Мое предложение было принято, и я ликовал.
После первого года исследований, опубликовав три крупные статьи в трех крупных журналах, я почувствовал, что достиг цели. Однако в мире есть способ сократить вас до размеров, и в научной игре этот метод известен как цитирование. Независимо от того, насколько важна ваша статья, она ничего не значит, если на нее не ссылаются в новых статьях другие пользователи и вы не получаете приличного количества запросов на перепечатку. В обоих случаях я потерпел неудачу. Я узнавал, как наука относится к новым идеям, которые вступают в противоречие со старыми.
Однако я недолго пребывал в унынии. Я занимался наукой из любви к ней, а не ради похвалы. Я чувствовал важность концепций, возникших в результате моего чтения и исследований, и был страстно привержен их тестированию. Я знал, что если результаты когда-нибудь изменят чье-либо мнение, мне придется быть осторожным, чтобы не истолковать данные неверно. Углубляясь в электрические свойства нервов, я понял, что вот-вот перегну палку в области, которой на самом деле не был подготовлен, — физике. Я принял одно из лучших решений в своей жизни; я искал сотрудника.
Ученые-основатели Медицинского центра Университета штата Нью-Йорк на севере штата, медицинской школы, связанной с больницей штата Вирджиния, были не только незаинтересованы, они были в ужасе от того, что я делал, и не стали бы рисковать своей репутацией, связываясь со мной каким-либо образом. Итак, я перешел улицу и направился на физический факультет Сиракузского университета и поговорил с председателем, астрономом, с которым я познакомился несколькими годами ранее, когда вызвался понаблюдать за северным сиянием во время Международного геофизического года. Подумав несколько минут, он предположил, что парень с третьего этажа по имени Чарли Бахман, возможно, "такой же сумасшедший, как ты", и пожелал мне удачи.
В тот момент, когда я открыл дверь, я понял, что нахожусь в нужном месте. Там был Чарли, склонившийся над верстаком с электромагнитом и живой лягушкой.
Пять. Контур осознания.
Мы с Чарли проговорили весь день, положив начало пятнадцати годам плодотворной совместной работы. Для меня лучшим были его дружба и непредубежденность. Он тоже знал, что ему еще многому предстоит научиться. Наши отношения также имели неисчислимый побочный эффект: он отправил нескольких своих самых талантливых аспирантов в мою лабораторию для выполнения дипломных работ, а позже они стали моими коллегами по исследованиям. Энди Марино, Джо Спадаро и Мария Райхманис стали незаменимыми членами исследовательской группы. Как и Чарли, они постоянно вносили новые идеи и помогали создать атмосферу интеллектуального авантюризма, которая делает лабораторию творческой.
Замыкаем круг.
Первым вкладом Чарли была проверка оборудования и подтверждение результатов измерений, которые я сделал на саламандрах. После того, как он убедился, что все соответствует действительности, мы обсудили, что делать дальше.
"Что ж, — сказал Чарли, - чтобы узнать больше об этом токе, нам придется проникнуть внутрь животного - обнажить нерв и измерить там силу тока".
- Это легче сказать, чем сделать, - возразил я. "Просто вонзить нож в ногу животного - это повредит ткани и вызовет травматические токи.
Это приведет к появлению ложных напряжений. Кроме того, не будет стабильного места для установки
электрод сравнения".
Чарли преподал мне урок основ электроники. Напряжение, поступающее на провод, будет уменьшаться по мере прохождения тока, поэтому на каждой единице длины будет наблюдаться равномерное падение напряжения. Все, что вам нужно сделать, это поместить оба электрода вдоль проводника, причем электрод сравнения должен быть ближе к тому, что вы считаете источником. Если вы используете стандартное расстояние между электродами, вы можете сравнить падение напряжения на различных проводах и измерить изменения во всей системе из любого ее сегмента.
Все, что мне нужно было сделать, - это операция. Я решил поработать с лягушками-быками, у которых задние лапки были длинными и содержали хороший большой седалищный нерв. Его было легко найти, и его можно было обнажить, проведя лишь небольшое тщательное вскрытие, пройдя между мышцами, а не прорезав их. Я смог изолировать более дюйма нерва без кровотечения или повреждения тканей, подсунув под него пластиковый лист, чтобы не снимать показания с окружающих мышц. Мы измерили градиент напряжения на стандартном расстоянии в 1 сантиметр. Он был одинаковым от одной лягушки к другой. При глубокой анестезии оно отсутствовало или было довольно небольшим; по мере того, как действие анестезии проходило, оно постоянно падало примерно на 4 милливольта на сантиметр, всегда постепенно повышаясь по отношению к спинному мозгу и снижаясь по отношению к пальцам ног.
У некоторых лягушек мы перерезали нерв выше места измерения, после чего напряжение исчезло — еще один признак того, что ток действительно был в нерве. Напряжение вернулось немного позже, но оно было уже не таким, как раньше. Мы решили, что эти вторичные напряжения, вероятно, были артефактом — ложным измерением, вызванным посторонними факторами, вызванными повреждающими токами от самого перерезанного нерва или от других тканей, где я сделал разрез, чтобы перерезать нерв.
Затем Чарли предложил провести измерения на более длинном участке нерва, и именно тогда мы столкнулись с головоломкой. Прекрасно воспроизводимые напряжения, которые мы обнаружили ранее, не могли быть воспроизведены, когда мы увеличили расстояние измерения до 2 сантиметров, ближе к колену. Мы ожидали удвоения потенциала, который обнаружили на расстоянии 1 сантиметра, но часто он был ниже или выше, чем должен был быть. Я настаивал на том, что мое вскрытие вызывало локальные токи повреждения, которые делали наши показания непредсказуемыми. Однако Чарли заметил, что я был хорошим хирургом-лягушатником и, похоже, не причинил больше вреда, чем раньше. Он спросил: "Может ли быть какая-нибудь разница в нерве, где вы расширяли область рассечения?"
- Маловероятно, - сказал я. "Седалищный нерв действительно разделяется на две ветви, но вы обнаруживаете их только ниже колена, когда одна из них переходит в
в переднюю часть икры и один в заднюю.
- Откуда ты знаешь, что она не отделится до того, как дойдет до колена? - спросил он.
Он был прав. Неплохо для физика! Нерв действительно разделился, но две части удерживались вместе оболочкой нерва, пока не вышли за пределы колена. Я смог удалить оболочку и изолировать обе части. Когда мы измерили их, то обнаружили, что две секции были поляризованы в противоположных направлениях. Падение напряжения на передней ветви было положительным по направлению к пальцам ног. Задняя ветвь была поляризована в том же направлении, что и седалищный ствол, но у нее всегда был более высокий градиент напряжения. Ток в передней ветви, по-видимому, протекал в направлении, противоположном направлению в остальной части нерва. Интересным было то, что когда мы суммировали увеличение напряжения от 1-сантиметровой длины двух ветвей — 4 положительных милливольта и 8 отрицательных у типичной лягушки, — мы получили примерно такой же градиент напряжения, который мы обнаружили в главном нерве, около 4 отрицательных милливольт на каждый сантиметр. Сначала это не имело никакого смысла.
По наитию я взял кусочки каждого нерва и отправил их в патологоанатомическое отделение для изготовления предметных стекол под микроскопом. Я обнаружил, что волокна в передней вилке были меньше волокон в другой. Загорелась лампочка! Седалищный нерв - это то, что называется смешанным нервом. В нем есть как двигательные, так и сенсорные нейроны. Сенсорные волокна обычно уже моторных, поэтому казалось, что передняя ветвь полностью сенсорная, а задняя - моторная. Предположим, что в системе постоянного тока также есть входящее и исходящее отделения. Мы сняли показания с других нервов, которые, как известно, относятся к тому или иному типу. Бедренный нерв, расположенный вдоль передней поверхности бедра, почти полностью выполняет двигательную функцию, и, конечно же, по мере удаления от позвоночника его отрицательный потенциал возрастал. Спинномозговые нервы, которые обслуживают кожу спины лягушки, являются сенсорными волокнами, и они имеют возрастающее отрицательное напряжение по направлению к позвоночнику.
Теперь мы увидели, что когда вы соединяете двигательные и сенсорные нервы в рефлекторную дугу, поток тока образует непрерывную петлю. Это разрешило загадку того, что замыкает цепь: ток возвращался по нервам, а не по какой-то другой ткани. Точно так же, как Джерард обнаружил в мозге, нервы по всему телу были равномерно поляризованы, положительные на входном волокне, или дендрите, и отрицательные на выходном волокне, или аксоне. Мы поняли, что эта электрическая поляризация может быть тем, что направляет импульсы двигаться только в одном направлении, придавая согласованность нервной системе.
Человек-Артефакт и Друг на деле.
Чарли помог разработать электронный микроскоп и в результате был знаком со многими громкими именами в физиологии. Вскоре после экспериментов с седалищным нервом один из этих знакомых посетил Сиракузы, чтобы прочитать лекцию, и мы пригласили его заглянуть в лабораторию. Показав ему окрестности и рассказав о предыстории работы, мы показали ему наши последние результаты. Мы обезболили четырех лягушек и вскрыли им лапки, обнажив все восемь седалищных нервов и измерив все шестнадцать ветвей. Показания были безупречны. Каждый нерв имел напряжение и полярность, которые мы предсказали.
С гордостью мы спросили: "Что вы об этом думаете?"
"Артефакт, все артефакты", - ответил он. "Все знают, что по нерву нет тока". Как раз в этот момент он вспомнил, что у него есть неотложные дела в другом месте, и в спешке ушел, очевидно, боясь, что что-то из этого может отразиться на нем.
Чарли почти никогда не ругался, но в тот день он это сделал. Суть его замечаний заключалась в том, что, несомненно, существует разница между физиками и биологами. Первые, по крайней мере, будут смотреть на новые доказательства, в то время как вторые будут держать глаза и разум закрытыми. С тех пор мы всегда обращались к "Человеку-артефакту", когда нам нужен был символ догматизма.
Мы продолжили еще несколько наблюдений за нервами лягушек. К этому времени наступила зима. Это не должно было иметь значения — температура в лаборатории была одинаковой круглый год, и лягушки не прекращали есть и не впадали в спячку, как это было бы в дикой природе, — но разница была. Напряжение у лягушек было намного ниже, они дольше оставались без сознания при стандартной дозе анестетика, а их кровеносные сосуды были намного более хрупкими. Они каким-то образом почувствовали приближение зимы?
Если бы система постоянного тока была такой, как мы предполагали, на нее влияли бы внешние магнитные поля. В эксперименте с эффектом Холла я уже показал, что это так, но я использовал сильное поле, измеряемое в тысячи гаусс.
Магнитное поле Земли составляет всего около половины гаусса, но оно меняется в течение годового цикла. В то время был другой ученый, который говорил, что это слабое поле оказывает серьезное влияние на все живое. Фрэнк А. Браун, биолог из Северо-западного университета, изучавший повсеместное явление биологических циклов — волнообразные изменения метаболических функций, такие как чередование сна и бодрствования, — утверждал, что аналогичные ритмы в магнитном поле земли служат таймерами для ритмов жизни. Несмотря на то, что его доказательства были убедительными, в начале шестидесятых никто не обращал на него никакого внимания, но мне показалось, что нам было что предложить усилиям Брауна. У нас была связь, с помощью которой мог произойти этот эффект.
Я записал результаты измерений седалищного нерва и добавил наблюдения за зимующими лягушками. Я отправил это в Science, но сразу же получил обратно. Полагаю, редакторы передумали после публикации моей статьи об эффекте Холла. Затем я попробовал еще лучший британский эквивалент, Nature, который взял его. На этот раз я также получил несколько запросов на перепечатку. Что еще более важно, отчет привел к переписке с Фрэнком Брауном, положив начало многолетней взаимной обратной связи, которая помогла сделать открытия, описанные в главе 14.
Я придумал еще один способ проверить, является ли ток в нервах полупроводниковым. Мы могли бы заморозить участок нерва между электродами. Если бы ток переносили ионы, они застыли бы на месте, а напряжение упало бы до нуля. Однако, если бы носителями заряда были электроны в какой-либо полупроводниковой решетке, их подвижность была бы увеличена при замораживании и напряжение повысилось бы.
Это сработало. Каждый раз, когда я прикасался к нерву маленькой стеклянной трубочкой, наполненной жидким азотом, напряжение возрастало. Но, возможно, я повредил нерв стеклянной трубкой или из-за самого замораживания. Возможно, увеличение было просто следствием травмы. Чтобы проверить, мы просто перерезали нерв рядом со спинным мозгом; градиент напряжения на нерве упал до нуля, а затем мы снова применили жидкий азот. Если бы холод действительно усиливал ток в полупроводнике, мы не обнаружили бы напряжения даже после замораживания нерва — и мы этого не сделали. Следовательно, увеличение тока не было вызвано артефактным повреждением нерва в результате замораживания или прикосновения к нему трубкой.
Это решило проблему. Тест за тестом подтверждали эффективность системы постоянного тока. Теперь нам предстояло увидеть, к чему приведет нас эта концепция, и попытаться убедить некоторых Специалистов по Артефактам на этом пути. У нас было много идей для дальнейшей работы, но сейчас первоочередной задачей было найти для себя какую-нибудь надежную систему финансирования.
У меня продолжали возникать проблемы с исследовательским офисом VA. После того, как я получил свой второй грант из этого источника, я вскоре обнаружил, что получить его одобрение и иметь возможность его потратить - это две разные вещи. Чтобы заказать расходные материалы — даже такие простые, как пробирки или электродная проволока, — мне пришлось заполнить форму и отдать ее секретарю исследовательского отдела. Ей пришлось заполнить еще одну форму и подписать ее директором по исследованиям. Эта форма отправилась в службу снабжения, где служащий заполнил третью форму, чтобы фактически заказать материал. Что ж, мои заказы перестали выполняться.
В процессе подачи жалобы я подружился с секретаршами и узнал, что директор задерживал меня, просто не подписывая мои бланки. Его секретарша решила мою проблему. Директор был прокрастинатором. На его столе скапливалась куча бумаг, пока секретарша не говорила ему, что с ними нужно разобраться немедленно. Затем он подписывал их все сразу, не глядя на каждое. Его секретарша, которой я в огромном долгу, просто засовывала мои запросы обратно в середину стопки, обычно поздно вечером в пятницу. Несколько раз он посещал мою лабораторию, видел новое оборудование и замечал: "Не помню, чтобы я заказывал это для вас".
- А ты нет? - Мило ответила я. "Мы говорили об этом, и у меня оставалось много денег в гранте, так что ты согласился". Это было лучше, чем спорить из-за каждого инструмента, и я был осторожен, чтобы не перерасходовать. Я не думаю, что он когда-нибудь понял это.
Однако вскоре я столкнулся с более серьезной угрозой. Между VA и медицинской школой у меня было много начальников, и все они занимались "исследованиями". Однако годовой отчет исследовательской службы показал, что я опубликовал больше, чем все мои начальники, вместе взятые, на несколько тысяч долларов в год, в то время как некоторые из них получали по сорок или пятьдесят тысяч. Я нарушил старое правило, согласно которому ты никогда не должен делать больше, чем твой босс.
Однажды один из этих парней появился в моей лаборатории. Это было событием само по себе, поскольку он никогда не был моим сторонником; на самом деле, в тот день наши отношения были довольно натянутыми, однако он проявил большой интерес к тому, что я делал, и сделал мне "предложение, от которого я не мог отказаться".
"Как бы вы отнеслись к тому, чтобы иметь столько денег, сколько вам нужно?"
Я сказал, что это было бы неплохо, но мне было интересно, как это могло произойти.
"Нет проблем. Все, что вам нужно сделать, это включить меня в проект. Все, чего я ожидал бы взамен, - это чтобы мое имя появилось во всех публикациях ". Прошло несколько секунд, прежде чем я смог поверить, что не ослышался. Затем я рассказал ему, что он может сделать со своим влиянием.
Несколько месяцев спустя я узнал, что местный хирург-консультант, практически следующий после Бога в иерархии VA, посетил больницу, чтобы действовать в соответствии с отчетом моего потенциального "благодетеля" о том, что я трачу слишком много времени на исследования и пренебрегаю своими пациентами. К счастью, среди моего начальства было много распрей, и один из них, более высокий, чем тот, кто выдвинул обвинение, поддерживал меня. Его мотивы были не столько в том, чтобы спасти многообещающую исследовательскую программу, сколько в том, чтобы поставить в неловкое положение другого человека, но я был оправдан.
Также было ясно, что я навлекаю на себя катастрофу, полагаясь на деньги VA.
Мне нужна была поддержка извне. Я взял перерыв в исследованиях, чтобы подготовить два предложения. В одном из них, которое я отправил в Министерство армии, подчеркивалась возможность того, что постоянный ток может стимулировать заживление. Поскольку армейский бизнес приводит к довольно большому количеству ран, я думал, что это заинтересует, но этого не произошло. Предложение было немедленно отклонено, но примерно месяц спустя произошла странная вещь. Мне позвонил по междугороднему известный хирург-ортопед, профессор медицинской школы на Юге. "У меня есть грант от армии на изучение возможности того, что постоянный ток может стимулировать заживление ран", - промурлыкал он, - "и я хотел бы знать, есть ли у вас какие-либо предложения относительно наилучшего подхода к использованию".
Боже мой, неужели они все там были такими неряшливыми? Конечно, когда я просмотрел его документы, то обнаружил, что у него нет абсолютно никакого опыта в области биоэлектричества. Он только что оказался в комитете по проверке армии, рекомендовал отклонить идею, а затем развернулся и представил ее от своего имени, теперь получив добро, поскольку он, человек с репутацией и друзьями в комитете по проверке, собирался это сделать, а не какой-то неизвестный выскочка.
Я отправил второе заявление в Национальные институты здравоохранения (NIH). Я остался в рамках своей специальности и предложил изучать физику твердого тела костей, в конечном итоге надеясь выяснить, может ли постоянный ток стимулировать заживление костей. Грант был одобрен, но только на сумму, достаточную для того, чтобы сделать часть того, что я хотел. И хотя было приятно иметь подушку безопасности, источник, неподконтрольный местным властям, мне, тем не менее, требовалось некоторое политическое влияние, чтобы стабилизировать ситуацию в Сиракузах. Я пошел прямо к декану медицинского факультета.
Карлайл Джейкобсон казался хорошим парнем, не из тех, кто церемонится с положением, и я подумал, что смогу поговорить с ним откровенно. Я собрал перепечатки своих работ и отправился к нему в кабинет.
"Сэр, - начал я, - последние четыре года я занимаюсь исследованиями электрических эффектов постоянного тока на живых существах. Я опубликовал несколько статей в хороших журналах, и я думаю, что это важная часть работы. Тем не менее, у меня большие трудности с получением средств от VA. Мои запросы блокируются политиками из комитета. Тем временем те же самые ребята тратят в пять раз больше, чем я получаю, и ни черта не публикуют ". Боюсь, я увлекся, но дин Джейкобсен просто сидел и слушал, пока я не закончил.
- Вы проводили какие-либо эксперименты по изучению активности нервной системы в постоянном токе? - спросил он.
Это был неожиданный вопрос, но я рассказал ему о нашей работе над саламандрами и нервами лягушек.
Оказалось, что несколько лет назад он провел исследование нервов — вместе с Ральфом Джерардом! Он был полон энтузиазма. "Вы зашли гораздо дальше, чем когда-либо делали мы", - сказал он мне. "Нам никогда не приходило в голову связать мозговые токи с системой всего организма. Сколько тебе нужно?"
Я попросил по 25 000 долларов в течение каждого из следующих двух лет, но объяснил, что они должны быть предназначены только для меня, иначе я никогда их не увижу.
"Не волнуйся", - сказал он. "Возвращайся прямо в свою лабораторию. Я принесу это для тебя. Жаль, что я не могу работать с вами".
Должно быть, он набирал номер в Вашингтоне, когда дверь за мной закрылась, потому что на следующий день руководитель отдела исследований получил телеграмму из Центрального офиса VA, санкционирующую запрошенную сумму для меня, и только для меня. Он не мог этого понять, и я тоже заявлял о своем полном невежестве.
Я решил, что ничто из того, что я сейчас сделаю, не сможет заставить директора по исследованиям любить меня меньше, поэтому сделал еще один ход. Я пошел к директору больницы и сказал ему, что мне нужно больше места. Услышав о моей услуге из Вашингтона, он был очень любезен, и вскоре у меня были апартаменты на верхнем этаже.
Внезапно совершенно новая область исследований оказалась в пределах досягаемости. Мы с Чарли не знали, в какую сторону обратиться. Нашим первым и самым важным шагом было нанять Энди Марино в качестве техника. Зарплата много значила для него, а его интеллект и преданность делу значили для нас еще больше. Мы были в пути.
Электромагнитный мозг.
Если ток контролирует работу нервов в мозге так же, как и во всем остальном теле, то он должен в какой-то степени регулировать сознание.
Конечно, падение напряжения у находящихся под наркозом саламандр подтверждало эту идею. Вопрос заключался в следующем: вызывало ли изменение тока анестезию? Очевидно, так и произошло, потому что, когда я пропустил минутный ток спереди назад через голову саламандры, чтобы нейтрализовать ее внутренний ток, она потеряла сознание. Насколько это состояние сравнимо с нормальным сном, сказать было невозможно, но, по крайней мере, животное находилось под клиническим наркозом. Пока был включен ток, саламандра была неподвижна и не реагировала на болевые раздражители.
Была ли это настоящая анестезия, или животное просто постоянно подвергалось шоку? Конечно, казалось, что это не так, но это наблюдение было настолько важным и фундаментальным для нейрофизиологии, что я должен был убедиться. Однако это была нелегкая задача, поскольку было известно и остается мало объективных тестов для проведения анестезии, особенно у саламандр. Мозговые волны оказались бесполезными для измерения глубины анестезии у людей, потому что единственный хороший признак — очень медленные дельта-волны — проявлялся только тогда, когда пациент был опасно близок к смерти. Однако, не имея идеи получше, я использовал свой новый многоэлектродный монитор для записи ЭЭГ саламандр под химическим наркозом и обнаружил, что у них были заметные дельта-волны, хотя все они быстро восстанавливались. Дельта-волны были бы моим маркером. Идея сработала великолепно. Очень маленькие токи вызывали у меня дельта-волны на ЭЭГ, волны становились больше по мере увеличения тока, и все они коррелировали с периодами невосприимчивости животного.
Этот результат, естественно, привел к вопросу: действовали ли химические анестетики, останавливая электрический ток в мозге? Я не видел никакого способа получить прямые доказательства тем или иным способом, но я подумал, что, возможно, химическую анестезию можно было бы обратить вспять, направив ток в мозг в нормальном направлении. Я обнаружил, что это может быть сделано только до определенной степени. Я смог добиться частичного возвращения высокочастотных волн на ЭЭГ, и анестезия, казалось, ослабла, но я не мог заставить одурманенную наркотиками саламандру проснуться и уйти.
В ходе этих наблюдений я обнаружил, что, когда напряжение на голове падало по мере действия химического анестетика, в записях всегда ненадолго появлялись специфические медленные волны. Они находились на самом низком уровне дельта-частот, 1 цикл в секунду или даже меньше, и они также проявлялись, когда напряжение возвращалось по мере того, как действие препарата заканчивалось. Чтобы выяснить, всегда ли эти волны сигнализируют о серьезных изменениях в состоянии сознания, я решил использовать стандартное количество постоянного тока для проведения анестезии, измерить амплитуду (размер) дельта-волн на ЭЭГ, а затем добавить несколько собственных односекундных волн к току, который я вводил в голову животного. Другими словами, я бы ввел несколько волн "изменения состояния" извне и посмотрел, вызвали ли они сдвиг в ЭЭГ. Я не мог записывать ЭЭГ одновременно, потому что добавленные мной волны отображались бы на трассе, поэтому я установил переключатель, чтобы отключать добавленные волны через минуту и одновременно включать регистратор ЭЭГ, не отключая постоянный ток, который удерживал бы саламандру без сознания.
Похоже, это сработало. Добавленные волны заметно увеличили амплитуду собственных дельта-волн саламандры во время глубокого сна. Было ли это артефактом? Были ли добавленные волны просто вызваны колебаниями в мозговых токах, которые сохранялись после устранения внешних ритмов? Это казалось маловероятным, потому что волны, которые я добавил, были с частотой смены состояния 1 цикл в секунду, в то время как измеренные дельты были с частотой глубокого сна 3. Однако был возможен дополнительный тест. Я мог бы добавить волны других частот и посмотреть, работают ли они так же хорошо, как 1 цикл в секунду. Они этого не сделали; фактически, по мере того, как частота добавленных волн увеличивалась сверх этой нормы, дельта-волны глубокого сна становились меньше. Односекундные волны были маркером серьезных сдвигов в сознании.
Это направление работы подтвердило один из основных пунктов моей гипотезы. Постоянные токи в центральной нервной системе регулировали уровень чувствительности нейронов несколькими способами: путем изменения величины тока в одном направлении, путем изменения направления тока (изменения полярности) и путем модуляции тока медленными волнами. Более того, мы могли осуществлять такой же контроль извне, вводя в голову ток каждого типа. Это было захватывающе. Это открыло огромные новые возможности для лучшего понимания работы мозга. К тому же, это все еще было на грани респектабельности, поскольку являлось логическим следствием работы, проделанной Джерардом и его коллегами. Однако в следующий эксперимент поверить было сложнее.
Я решил, что мозговые токи, должно быть, полупроводниковые, как в периферических нервах. Я думал поискать напряжение Холла, исходящее от головы, но рассудил, что сложность мозга поставит под сомнение любые результаты. Затем я подумал об использовании эффекта в обратном направлении, так сказать, измерении воздействия магнитного поля на мозг, а не на выработку напряжения Холла. Поскольку напряжение Холла было создано путем отклонения некоторых носителей заряда от первоначального направления тока, достаточно сильное магнитное поле должно было отклонить их все. Если это так, то такое поле, перпендикулярное току по средней линии мозга, должно оказывать тот же эффект, что и подавление этого нормального тока при подаче тока извне. Животное должно заснуть.
Мы слегка усыпили саламандру, поместили ее на пластиковую полку между полюсами сильного электромагнита и прикрепили электроды для измерения EEC. Постепенно увеличивая напряженность магнитного поля, мы не заметили никаких изменений — пока не появились дельта-волны с частотой 2000 гаусс. При 3000 гаусс весь сигнал состоял из простых дельта-волн, и животное было неподвижно и не реагировало ни на какие раздражители. Более того, когда мы уменьшили напряженность магнитного поля, нормальные показатели ЭЭГ внезапно вернулись, и саламандра пришла в сознание в течение нескольких секунд, что резко контрастировало с другими формами анестезии. При постоянном токе ЭЭГ продолжала показывать дельта-волны в течение получаса после отключения тока, и животные оставались вялыми и невосприимчивыми, как после химической анестезии.
Нам показалось, что мы нашли наилучшее из возможных обезболивающих средств, позволяющее быстро восстановиться без побочных эффектов. Мы предложили приобрести электромагнит побольше, чтобы опробовать этот метод на более крупных животных и, в конечном итоге, на людях, но так и не получили ответа. Наши данные о постоянном токе в нервах были не совсем приемлемыми, но о реакции живых существ на магнитные поля в Америке в то время не могло быть и речи.
Поэтому я был ошеломлен телефонным звонком одного из самых выдающихся биологов на орбите гарварда и массачусетского технологического института. Он сказал мне: "Мы находимся в процессе организации международной конференции по магнитным полям высокой энергии в Массачусетском технологическом институте, и мы получили ряд вопросов от уважаемых ученых из других стран, спрашивающих, почему не будет сессии по биологическому воздействию магнитных полей. Это совершенно новая идея для нас, и мы действительно не верим в существование таких эффектов, но некоторые из этих ребят настойчивы. Мы просмотрели научную литературу и нашли вашу статью об эффекте Холла. Поскольку вы, кажется, единственный человек в этой стране, выполняющий какую-либо работу в этом направлении, позвольте мне спросить, считаете ли вы, что в этом есть что-то особенное ".
Я со всей возможной скромностью допустил, что там, возможно, что-то есть, и рассказал ему о последних экспериментах. Последовала долгая пауза, наполненная презрением. Затем я добавил, что профессор Бахман работал со мной. Это резко изменило тон; этот человек также знал Чарли по работе над электронным микроскопом во время войны. Он спросил, не организую ли я сессию и не приглашу ли дополнительных ораторов.
Следователей было не так уж много, и некоторые из них выполняли работу очень небрежно. Я пригласил Фрэнка Брауна и отобрал еще нескольких человек на основе опубликованных работ. Я почти закончил, когда мне снова позвонили. Мужчина с сильным немецким акцентом представился как Дитрих Байшер.
"Я прочитал вашу статью об эффекте Холла, - начал он, - и я думаю, у нас много общего". Он объяснил, что изучал биоэффекты магнитного поля для военно-морского флота и проделал большую работу, которая не была опубликована открыто. В то время он проводил большой эксперимент на людях-добровольцах, чтобы проверить воздействие нулевого поля, полного отсутствия магнетизма. Когда я поинтересовался, как он добился такого состояния, он пригласил меня взглянуть и, возможно, внести свои предложения. Итак, я отправился в Мэриленд.
Бейшер пользовался зданием для калибровки компаса в Военно-морском центре поверхностного вооружения в Силвер-Спринг. Здание было огромным. Электрические кабели во всех стенах, полу и крыше были "сервосвязаны" (напрямую подключены) к трем осям магнитного поля земли, так что поле гасилось в сфере диаметром около 20 футов в центре сооружения. Несколько человек жили и проходили испытания в этой области. Я был впечатлен ресурсами, которыми командовал Бейшер, и хорошо провел время, но мне было интересно, какое применение могли бы в конечном итоге найти любые открытия, сделанные там. Моим единственным вкладом было указать на то, что ограждение было построено до того, как кто-либо узнал о низкочастотных компонентах поля Земли, микропульсациях в диапазоне от менее 1 до примерно 25 циклов в секунду, которые были намного слабее, чем электромагнитное поле планеты в целом. Следовательно, испытуемые Бейшера все еще подвергались воздействию очень слабого магнитного поля, пульсирующего на этих частотах, и я подозревал, что этот компонент может быть одним из самых важных для жизни, потому что все мозговые волны находились в точно таком же диапазоне. Возможно, в результате этого фактора эксперимент с нулевым полем оказался неубедительным, но я попросил Бейшера присутствовать на собрании Массачусетского технологического института и представить некоторые предыдущие данные, свидетельствующие о том, что электромагнитные поля могут влиять на эмбриональное развитие.
Для моей собственной презентации я решил не пытаться сжать всю проделанную до сих пор работу в несколько минут перед скептически настроенной аудиторией. Вместо этого я привел некоторые доказательства, которые мы с Чарли собрали с помощью психиатра Говарда Фридмана, которые показывали возможную связь между психическими расстройствами и солнечными магнитными бурями. Я подробнее расскажу об этом исследовании в главе 14.
Встреча в массачусетском технологическом институте прошла хорошо. Область биоэлектромагнетизма была еще молодой, и ее исследователи не привлекли большого числа сторонников среди ведущих биологов. Как обычно, мы обнаружили, что физики более склонны слушать. Однако мы черпали вдохновение друг в друге. Я вернулся в лабораторию с большей, чем когда-либо, решимостью прояснить связи, которые, как я знал, существовали между электромагнитной энергией и жизнью.
Чарли, Говард и я решили выяснить, как ведут себя потенциалы постоянного тока мозга у людей. Электроды, которые мы использовали на саламандрах, нельзя было использовать для людей, но в течение недели Чарли изобрел такие, которые позволяли получать столь же точные показания с человеческой головы. Мы сразу же обнаружили, что обратный ток менялся в зависимости от изменений в сознании точно так же, как у саламандр. Он был сильнее всего при повышенной физической или умственной активности, снижался во время отдыха и менял направление как при нормальном сне, так и при анестезии. Это знание непосредственно привело к экспериментам, описанным в главе 13, которые многому научили нас о том, как работают гипноз и восприятие боли.
В этот момент я получил приглашение от Мэрил Роуз выступить на большом событии в мире зоологии - Международном зоологическом конгрессе. Это не просто ежегодное собрание; оно созывается только тогда, когда его директора соглашаются с тем, что достигнут достаточный прогресс, требующий проведения встречи. Эта сессия, состоявшаяся в августе 1963 года, была всего лишь шестнадцатой с тех пор, как первая была созвана в 1889 году. Для меня было честью присутствовать на конференции, и сама конференция была особенно важна, поскольку это был один из первых случаев, когда наука официально обратилась к таким чрезвычайным экологическим ситуациям, как загрязнение пестицидами, защита исчезающих видов, перенаселение и разрастание городов. Кульминационный момент для меня наступил, когда я выступил со своим докладом и увидел в аудитории доктора Ральфа Боуэна, профессора биологии в моем колледже, доброго, но требовательного учителя, который вдохновил меня своим уникальным сочетанием научной дисциплины и уважения к жизни. Позже, с характерной осторожностью, он сказал что-то вроде "Это не так уж плохо, Беккер. Я бы хотел, чтобы вы продолжали это исследование".
Когда я заверил его, что, несмотря на мою степень доктора медицины, я все еще изучаю основы биологии, он сказал: "Я надеюсь на это, но помните, это будет нелегко. Перемены никогда не пользуются популярностью ". Его поддержка много значила для меня, и я был счастлив показать ему, что чего-то добился.
Многое произошло за четыре полных работы года с тех пор, как я начал изучать течение травматизма. Тот первый эксперимент открыл дверь в большой зал с коридорами, ведущими во всевозможных увлекательных направлениях. Это была действительно жизнь! Не покидая лаборатории, я отправился в исследовательское путешествие, столь же захватывающее, как поход по неизведанным местам Новой Гвинеи. Наша работа над нервами и мозгом вела к совершенно новой концепции жизни, последствия которой лишь постепенно становились очевидными. Тем временем мы с коллегами продолжали исследовать процессы исцеления, что привело к открытиям и практическим применениям, которые более чем оправдали мой энтузиазм.
Шесть. Ген боязни щекотки.
Несмотря на мое увлечение фундаментальными вопросами о природе жизни, в конце концов, я был хирургом-ортопедом и стремился найти то, что могло бы помочь моим пациентам. Кроме того, чтобы убедить Мастера-Артефактора и всех его братьев, мы с Чарли искали какой-нибудь прямой тест на полупроводимость в живых тканях. Эффект Холла и замораживание нервов лягушки продемонстрировали характеристику полупроводника, но не подтвердили ее стандартными инженерными терминами. К сожалению, все известные тогда прямые тесты работали только с кристаллами. Нужен был материал, из которого можно было вырезать блоки, что-то такое, что не сминалось бы, когда на него прикладывали электрод. Единственной возможностью была кость.
Для многих биологов и врачей кости довольно тупые. Они кажутся кучей палочек-пугал, в которых ничего особенного не происходит, простым реквизитом для более тонкой архитектуры. Многие из моих пациентов были в плачевном состоянии, потому что врачи не понимали, что кость - это живая ткань, к которой нужно относиться с уважением. Распространенное заблуждение, что ортопедическая хирургия подобна плотницкому делу. Все, что вам нужно сделать, это соединить неподатливый перелом с помощью шурупов, пластин или гвоздей; если осколки надежно зафиксированы после операции, все готово. Ничто не может быть дальше от истины. Независимо от того, насколько крепко вы будете держать их вместе, кусочки будут отсоединяться, и конечность нельзя будет использовать, если кость не срастется.
Колонны Храма.
Скелет не заслуживает такого бесцеремонного обращения. Развитие костей у первых настоящих рыб девонской эры почти 400 миллионов лет назад (119 миллионов лет назад) было замечательным достижением. Это позволило животным быстро и эффективно развиваться в обоих смыслах этого слова. Поскольку кость находится внутри тела, она может жить и расти вместе с животным, вместо того чтобы оставлять его беззащитным, как это делает внешний скелет, когда его сбрасывают во время линьки. Это также наиболее эффективная система для укрепления мышц и увеличения размеров животных.
Кость тоже необычна по структуре. Он прочнее чугуна в сопротивлении сжатию, но, если его убить рентгеновскими лучами или перекрыть кровоснабжение (едва ли достаточное для начала), он превратится в кашицу. Та часть, которая на самом деле живая, костные клетки, составляют менее 20 процентов от всего остального. Остальное, матрикс, тоже не просто однородный бетон. Он состоит из двух разнородных материалов — коллагена, длинноцепочечного волокнистого белка, который является основным структурным материалом всего организма, и апатита, кристаллического минерала, представляющего собой в основном фосфат кальция. Электронный микроскоп показывает, что связь между коллагеном и апатитом высокоупорядочена, вплоть до молекулярного уровня. Волокна коллагена имеютвыступающие поперечные полосы, которые делят их на правильные сегменты. Кристаллы апатита, как раз подходящего размера, чтобы плотно прилегать между этими полосами, осаждаются в виде чешуек вокруг волокон.
Эта сложность сохраняется и на более высоких уровнях организации. Коллагеновые волокна лежат бок о бок слой за слоем, намотанные противоположными спиралями (двойная спираль) вокруг центральной оси. Костные клетки, или остеоциты, встроены в эти слои, которые образуют единицы длиной в несколько миллиметров, называемые остеонами. В центре каждого остеона есть небольшой канал, в котором проходит кровеносный сосуд и нерв. Остеоны, в свою очередь, организованы таким образом, чтобы располагаться вдоль линий максимального механического напряжения, образуя кость точной формы, наиболее способную противостоять приложенным к ней силам.
Кость обладает удивительной способностью расти, что она делает тремя различными способами. В детском возрасте каждая длинная кость конечностей имеет один или два центра роста, называемых эпифизарными пластинками. Каждая представляет собой тело из хряща, передний край которого непрерывно растет, в то время как задний превращается в кость. Когда кость достигает нужной длины, процесс прекращается, и оставшийся хрящ образует костный бугорок, или эпифиз, на конце кости. "Закрытие" эпифизов является показателем созревания организма.
Кость не может зажить. Звучит как головоломка, но это буквально правда. Переломы срастаются, потому что новая кость, образованная из других тканей, соединяет концы перелома. Хотя мы иногда говорим о росте кости как части процесса заживления перелома, старая, ранее существовавшая кость не обладает способностью к росту. Как упоминалось в главе 1, в месте перелома есть две ткани, из которых образуется новая кость. Одна из них - надкостница, волокнистый покров кости. Именно клетки самого внутреннего слоя надкостницы обладают способностью к остеогенезу, или формированию кости. После перелома эти клетки каким-то образом включаются. Они начинают делиться, и некоторые дочерние клетки превращаются в остеобласты, клетки, образующие коллагеновые волокна кости. Затем кристаллы апатита конденсируются из сыворотки крови на волокнах.
Другой тканью, которая формирует новую кость для заживления перелома, является костный мозг. Его клетки дедифференцируются и образуют бластему, заполняющую центральную часть перелома. Затем клетки бластемы превращаются в клетки хряща, а затем в большее количество остеобластов. Этот процесс является истинной регенерацией, следующей той же последовательности клеточных изменений, что и в отрастающей конечности саламандры.
Что бы врач ни делал для восстановления перелома, он или она должен защищать надкостницу и полость костного мозга от повреждений. К сожалению, слишком частое применение пластин, шурупов и гвоздей приводит к прямо противоположному результату, и вместо того, чтобы помогать природе, лечение препятствует заживлению.
С точки зрения исследователя, вопрос здесь заключается в следующем: что активирует клетки надкостницы и костного мозга? В случае с костным мозгом мы можем ожидать, что это будет тот же фактор, который активирует клетки в ампутированной ноге саламандра.
Существует третий процесс роста, присущий исключительно кости. Он следует закону Вольфа, который назван в честь хирурга-ортопеда Дж. Вольфа, открывшего его в конце девятнадцатого века. По сути, закон Вольфа гласит, что кость реагирует на нагрузку, приобретая ту форму, которая наилучшим образом соответствует требованиям, предъявляемым к ней владельцем. Когда кость сгибается, одна сторона сжимается, а другая растягивается. Когда она постоянно сгибается в одном направлении, на сжатой стороне вырастает дополнительная кость, а часть поглощается с растянутой стороны. Это как если бы мост чувствовал, что большая часть движения по нему идет по одной полосе, и мог установить дополнительные балки и тросы с этой стороны, одновременно демонтируя их с другой. В результате у теннисиста или бейсбольного питчера кости в руке, держащей ракетку, или подающей руку, имеют более тяжелые очертания, чем в другой руке. Эта способность наиболее выражена в молодости, поэтому при детских переломах часто лучше всего аккуратно соединять концы костей с помощью манипуляций без хирургического вмешательства, довольствуясь неидеальной посадкой. Иногда самое сложное - убедить родителей в том, что скромный изгиб выправится сам собой через несколько месяцев в соответствии с законом Вольфа.
Реорганизация по закону Вольфа происходит потому, что что-то стимулирует надкостницу к росту новой кости на поверхности, где возникает напряжение сжатия, в то время как кость растворяется там, где возникает напряжение растяжения. И снова перед исследователями встает вопрос: что активирует клетки надкостницы?
После того, как я закончил выступать с докладом о роли саламандры в жюри на собрании ортопедов в начале 1961 года, несколько человек поднялись на сцену, чтобы задать вопросы. Среди них был Энди Бассетт, молодой хирург-ортопед, проводивший исследования в Колумбийском университете. В нашем разговоре мы затронули тему исследования закона Вольфа — пьезоэлектричества. Проще говоря, это способность некоторых материалов преобразовывать механическое напряжение в электрическую энергию. Например, если вы согнете пьезоэлектрический кристалл достаточно сильно, чтобы слегка деформировать его, через него пройдет импульс тока. По сути, сжатие выталкивает электроны из их мест в кристаллической решетке. Они мигрируют в сторону сжатия, поэтому заряд на внутренней кривой изогнутого кристалла отрицательный. Потенциал быстро исчезает, если вы поддерживаете напряжение, но когда вы его снимаете, появляется равный и противоположный положительный импульс, поскольку электроны отскакивают, прежде чем вернуться на место.
Поскольку я показал, что регенерации предшествует более сильный, чем обычно, отрицательный ток, Бассет предположил, что, возможно, кость является эзоэлектрической, и отрицательный заряд от изгиба стимулирует адаптивный рост закона Вольфа. Чтобы выяснить это, мы протестировали как живые, так и мертвые кости различных животных и обнаружили, что изгибание, как и ожидалось, сразу же создает потенциал. Сжатая сторона стала отрицательной; растянутая сторона - положительной*.
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСТВО—ПРЕОБРАЗОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ
Более того, обратные потенциалы, которые появлялись, когда мы снимали напряжение, были и близко не такими большими, как первые. Все было именно так, как и должно быть. Если отрицательное напряжение было стимулом роста, должен был быть какой-то способ нейтрализовать положительное напряжение восстановления; в противном случае это свело бы на нет сообщение о росте. Говоря электронным языком, должен был существовать твердотельный выпрямитель, или диод с PN-переходом.
Несмотря на вводные названия, это устройство довольно простое. Это фильтр, который отсеивает либо положительную (P), либо отрицательную (N) часть сигнала. Как упоминалось в главе 4, ток может протекать через кристаллическую решетку либо в виде свободных электронов, либо в виде "дырок", которые могут менять свое положение подобно тому, как перемещаются дырки при перемещении шариков в игре в китайские шашки. Поскольку ток может протекать от полупроводника P-типа к полупроводнику N-типа, но не наоборот, соединение этих двух элементов будет фильтровать или выпрямлять ток.
фонограф был бы невозможен без этого устройства. Когда алмазное или сапфировое стекло стилуса скользит по канавке пластинки, изменяющаяся форма канавки слегка деформирует ее. Кристалл, конечно, преобразует напряжения в изменяющийся электрический сигнал, который усиливается до тех пор, пока мы не сможем его услышать. Однако это был бы неразборчивый гул, если бы мы слышали одновременно импульс деформации и импульс расцепления. Поэтому мы включаем в схему выпрямитель. Он пропускает ток только в одном направлении, поэтому импульсы не компенсируют друг друга. Сигнал выпрямляется, и когда мы подаем его на громкоговоритель, мы слышим музыку. Бассетт и я были уверены, что мы видим свидетельство исправления ситуации в том факте, что импульс высвобождения кости был намного меньше, чем при стрессе.
Если отрицательный пьезоэлектрический сигнал стимулировал рост, возможно, мы
могли бы сами вызвать рост костей отрицательным током*.
Мы опробовали эту идею на восемнадцати собаках. В бедренную кость одной из задних лап мы вживили аккумулятор. Электроды были изготовлены из платины, нереакционноспособного металла, чтобы свести к минимуму любое возможное электрохимическое раздражение, и мы вставили их через отверстия для сверления непосредственно в полость костного мозга. В качестве элементов управления некоторые устройства не имели батареи. Через три недели мы обнаружили, что активные элементы произвели большое количество новой кости вокруг отрицательного электрода, но ничего вокруг положительного. В контрольной группе не было роста ни вокруг одного из электродов.
Результаты были захватывающими, но, оглядываясь назад, я считаю, что мы допустили серьезную ошибку, опубликовав это исследование. В наших собственных умах, а также в печатных изданиях, мы перепутали отрицательные потенциалы повреждающего тока саламандры, отрицательные потенциалы, стимулирующие рост костей, и отрицательные потенциалы, полученные в результате исследования пьезоэлектричества. Мы действовали так, как если бы они были эквивалентны, но это было не так. Пьезоэлектрические потенциалы измерялись снаружи кости и проявлялись только при приложении механического напряжения. Они были временными, и, скорее всего, тканью-мишенью для них была надкостница. При исследовании имплантата мы использовали непрерывный постоянный ток, подаваемый на внутреннюю часть кости, в полость костного мозга. То, что мы стимулировали, было системой управления постоянным током при регенеративном заживлении переломов, а не пьезоэлектрической системой управления по закону Вольфа. Мы не объяснили четко разницу научному читателю, и это привело к большой путанице, часть которой сохраняется до сих пор, двадцать лет спустя. В результате многие ученые считают, что электричество стимулирует рост костей, потому что кость является пьезоэлектрической. Большинство из этих людей не осознают, что сама кость не растет при заживлении перелома. Более того, каждый, кто использовал нашу технику — а она используется сегодня для лечения несращений (см. Главу 8), — делал в основном то же самое, непрерывно стимулируя костный мозг. Никто не пытался стимулировать надкостницу, как это делает импульсный пьезоэлектрический сигнал. Наше замешательство также помогло научному истеблишменту принять "тривиальную" электрическую стимуляцию кости, считая ее чем-то уникальным для кости. Связь между нашим экспериментом и собственно регенерацией была утрачена.
Внутренняя электроника кости.
Мы с Чарли Бахманом решили более подробно исследовать электрические свойства кости и попытаться выяснить, как работает закон Вольфа. Мы выдвинули гипотезу, основанную на моих экспериментах с Бассеттом. Мы постулировали, что костный матрикс представляет собой двухфазный (состоящий из двух частей) полупроводник. То есть либо апатит, либо коллаген были полупроводниками N-типа; другой - P-типа. Таким образом, их соединенные поверхности образовывали бы естественный диод с PN-переходом, который выпрямлял бы любой ток в кости. Далее мы предположили, что только один из материалов был пьезоэлектрическим. Мы ожидали, что на сжатой стороне напряженной кости положительные импульсы будут отфильтровываться, оставляя отрицательный сигнал, стимулирующий клетки надкостницы к росту новой кости.
Мы изготовили несколько пар блоков образцов, вырезанных бок о бок из кусочков кости, удаленных у пациентов по медицинским показаниям. С одного члена каждой пары мы химически удалили апатит. Другого мы обработали составом, растворяющим коллаген. Полученный чистый коллаген был желтоватым и слегка эластичным, а апатит - чисто белым и хрупким, но в остальном оба блока по-прежнему выглядели как кость. Нашим первым шагом было раздельное тестирование материалов, составляющих кость, на полупроводимость и пьезоэлектричество. Коллаген оказался полупроводником N-типа, а апатит - P-типа.
Затем мы проверили наши образцы на пьезоэлектричество тем же способом, которым мы с Бассеттом ранее тестировали целую кость. Мы ожидали, что эффект проявит только апатит, поскольку это кристалл. Однако коллаген оказался пьезоэлектрическим генератором, а апатит - нет. Теперь у нас были задатки PN-перехода — два полупроводника, один N-типа, другой P-типа, соединенные вместе высокоорганизованным образом.
Теперь наступила решающая часть нашей гипотезы. Нам нужно было найти способ проверить выпрямление на PN-переходе. Это был важный перекресток.
Здесь мы сталкиваемся с тем, что в торговле называется технической проблемой. Для проверки на ректификацию нам пришлось приложить один электрод к коллагену, а другой - к апатиту, поскольку они появлялись в цельной кости. К сожалению, кристаллы апатита имеют длину всего 500 ангстрем каждый. Так вот, ангстрем (названный в честь шведского пионера спектроскопии Андерса Йонаса Ангстрема) был изобретен для измерения атомов и молекул, и он невелик. Пятьсот из них имеют длину всего в одну десятую длины волны зеленого света. Даже самые тонкие современные микроэлектроды имеют ширину 1 микрон (10 000 ангстрем), а в то время самые тонкие из доступных нам были намного больше. Это было бы все равно что пытаться измерить рисовое зернышко телефонным столбом.
Мы должны были бы сделать это своего рода статистическим способом. Из-за особенностей строения кости — миллионы маленьких чешуек, приклеенных к более крупным волокнам, расположенным более или менее продольными спиралями вдоль остеонов, — я рассуждал так: если мы поместим электрод на продольный разрез, мы будем контактировать в основном с апатитом, в то время как электрод на лицевой стороне, разрезанной поперек волокон, должен соединяться с большей долей коллагена. Если бы этот метод подключения электродов работал и если бы у нас в костях был выпрямитель, то мы могли бы пропускать ток через наши образцы только в одном направлении. Именно это и произошло. Наши образцы костей были не так эффективны, как коммерческий выпрямитель, но сила тока, которую мы могли пропустить через них от батареи постоянного напряжения, была намного больше в одном направлении, чем в другом.
Ток, текущий "вверх" против нормального потока от P к N полупроводников, называется током обратного смещения, и мы использовали его для поиска фотоэлектрических эффектов. Многие полупроводники поглощают энергию света, и любой ток, протекающий через материал, усиливается. Мы расположили наш аппарат таким образом, чтобы на кости падало только небольшое пятно света, потому что наши серебряные электроды были слегка чувствительны к свету и могли создать настоящий артефакт. При постоянном напряжении свет вызывал безошибочное увеличение тока. Теперь, если в кости действительно был выпрямитель, фотоэлектрический эффект должен быть чувствителен к направлению тока. Ток обратного смещения должен увеличиться больше при той же интенсивности света, чем ток прямого смещения. Эксперимент был простым. Мы поменяли батарейку местами и включили свет. Сила тока выросла больше, чем раньше. Выпрямитель был настоящим.
Теперь мы могли полностью следовать системе управления законом Вольфа. Механическое воздействие на кость вызывало пьезоэлектрический сигнал от коллагена. Сигнал был двухфазным, меняя полярность при каждом напряжении и высвобождении. Сигнал выпрямлялся PN-переходом между апатитом и коллагеном. Этот когерентный сигнал делал больше, чем просто указывал на то, что произошел стресс. Его сила говорила клеткам, насколько сильным было напряжение, а его полярность говорила им, с какого направления оно пришло. Остеогенные клетки, потенциал которых был отрицательным, были бы стимулированы к росту большего количества кости, в то время как клетки в положительной области закрылись бы и демонтировали свой матрикс. Если бы рост и резорбция рассматривались как два аспекта одного процесса, электрический сигнал действовал бы как аналоговый код для передачи информации о стрессе клеткам и запуска соответствующей реакции. Теперь мы знали, как напряжение преобразуется в электрический сигнал. Мы
открыл преобразователь, устройство, преобразующее другие силы в электричество или наоборот. В системе закона Вольфа был еще один преобразователь - механизм, который преобразовывал электрический сигнал в соответствующие клеточные реакции. Наш следующий эксперимент показал нам кое-что о том, как работает этот преобразователь.
Коллагеновые волокна образуются из длинных палочек, похожих на сырые спагетти, молекулы-предшественника, называемой тропоколлагеном. Это соединение, широко используемое в биологических исследованиях, извлекается из сформированного коллагена — часто из крысиных хвостов - и превращается в раствор. При небольшом изменении рН раствора коллагеновые волокна выпадают в осадок. Но образовавшиеся таким образом волокна представляют собой беспорядочную, похожую на войлок массу, совсем не похожую на слоистые параллельные нити кости. Однако, когда мы пропускали слабый постоянный ток через раствор, волокна формировались рядами, перпендикулярными силовым линиям вокруг отрицательного электрода. Это идеально соответствует нашим новым открытиям, потому что силовые линии на отрицательной (сжатой) стороне изогнутой кости будут точно такими же, как и коллагеновые волокна новой кости, которая там сформировалась.
Это был первый случай, когда удалось составить полную принципиальную схему процесса роста. Нам это показалось заметным достижением, но, хотя мы были опубликованы, никто, казалось, не обратил на это никакого внимания. Научное сообщество не было готово к биологическим полупроводникам, и идея использования диодов в живых тканях казалась смехотворно притянутой за уши большинству людей, которым я рассказывал об этом. По этой причине я даже не потрудился опубликовать один из наших последующих экспериментов. Это было слишком странно.
В середине 1960-х годов твердотельные устройства только начинали появляться на рынке, и одно из самых интересных свойств PN-перехода еще не было использовано. Когда вы пропускаете через него ток с прямым смещением, часть его энергии превращается в свет и излучается поверхностью. Другими словами, электричество заставляет его светиться. В настоящее время различные виды этих PN-переходов, называемые светоизлучающими диодами (LED), повсеместно используются в качестве цифровых индикаторов в часах и калькуляторах, но тогда они были лабораторными диковинками.
Мы обнаружили, что эта кость была светодиодом. Как и многим подобным материалам, ему требовался внешний источник света, прежде чем электрический ток заставил бы его излучать свой собственный свет, и излучаемый им свет был невидимой для нас инфракрасной частотой, но эффект был последовательным и неоспоримым.
Несмотря на то, что мы уже доказали нашу гипотезу, мы с Чарли провели еще несколько экспериментов по полупроводению костей, отчасти для дополнительного подтверждения, а отчасти ради удовольствия. Было известно, что некоторые полупроводники флуоресцируют, то есть они поглощают ультрафиолетовый свет и излучают часть его с более низкой частотой, чем видимый свет. Мы проверили, и цельная кость приобрела голубоватый оттенок слоновой кости, в то время как коллаген приобрел интенсивный синий цвет, а апатит - тусклый кирпично-красный. Однако здесь мы обнаружили загадочное несоответствие, которое в конечном итоге привело к открытию, которое могло бы принести пользу многим людям. Когда мы объединили флуоресцирующий свет от коллагена с флуоресцирующим светом от апатита, мы должны были получить флуоресцирующий свет от цельной кости. Мы этого не сделали. Это указывало на наличие в костном матриксе какого-то другого материала, который мы вымывали при химическом разделении.
Мы с Чарли пару лет были в тупике в этом направлении исследований, пока наше внимание не привлекла новая разработка в области твердотельных технологий под названием легирование. Крошечные количества определенных минералов, подмешанные в полупроводниковый материал, могут сильно изменить его характеристики. Изготовление полупроводников на заказ с помощью селективного легирования само по себе стало бы наукой; для нас это предполагало наличие микроэлементов в костях. Мы уже знали, что некоторые микроэлементы, такие как медь, свинец, серебро и бериллий, легко связываются с костью. У добытчиков бериллия был высокий уровень остеогенной саркомы — рака костей - потому что бериллий каким-то образом лишал остеоциты нормального контроля над потенциалом роста. Радиоактивный стронций 90 наносил свой вред, связываясь с костями, а затем бомбардируя клетки ионизирующим излучением. Возможно, какой-то микроэлемент, обычно содержащийся в кости, изменил ее электрические свойства, допировав ее.
Чтобы выяснить это, мы с Чарли использовали очень сложное устройство, называемое спектрометром электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), для исследования образцов костей. Нет простого способа объяснить, как именно работает этот прибор, но в основном он измеряет количество свободных электронов в материале, улавливая резонанс, возникающий в колебаниях электронов под действием приложенного магнитного поля. Мы использовали его для измерения свободных электронов в коллагене и апатите и обнаружили такое же несоответствие, как и в нашем эксперименте с флуоресценцией: когда мы сложили свободные электроны коллагена и апатита, нам не хватило количества, которое мы обнаружили в цельной кости. Это сделало
мы были уверены, что вымывали какой-то микроэлемент.
Мы решили действовать в обратном направлении. Мы подготовили раствор, содержащий небольшие количества самых разных металлов. Затем мы замочили в этом бульоне наши кубики коллагена и апатита, чтобы посмотреть, что из них получится.
Изучив результаты, мы поняли, что находимся на пути к разгадке этой тайны. Только несколько металлов связались с костными материалами: бериллий, медь, железо, цинк, свинец и серебро. Диаметры всех поглощенных атомов были точными долями друг от друга. Результаты показали, что места соединения представляли собой небольшие углубления, в которые мог поместиться один атом серебра или свинца, два атома железа, меди или цинка или шесть атомов бериллия.
Только один из этих металлов давал нам собственный электронный резонанс, указывая на то, что в нем содержится большое количество свободных электронов, которые могут влиять на электрическую природу кости. Этим металлом была медь. Мы приготовили порцию бульона, содержащего только медь. Мы ожидали, что ЭПР-сигнал меди изменится на одно значение, когда она соединится с коллагеном, и на другое, когда она соединится с апатитом. Поскольку молекулярная структура каждого из них была совершенно разной, мы предположили, что каждый из них будет связывать медь по-разному.
Мы с трудом могли поверить в результаты. Соединение действительно изменило резонанс меди, но изменения были одинаковыми в обоих материалах. Проанализировав его, мы пришли к выводу, что каждый атом меди помещается в небольшую ямку, окруженную определенным набором электрических зарядов, на поверхности кристаллов апатита и коллагеновых волокон. Поскольку структура зарядов в обоих материалах была одинаковой, мы знали, что места соединения были одинаковыми на обеих поверхностях и что они выстраивались в линию, образуя одну удлиненную полость, соединяющую кристалл и волокно. Другими словами, два места соединения совпали, образовав замкнутое пространство, в котором расположились два атома меди. Электрические силы этой медной связи скрепляли кристаллы и волокна так же, как деревянные колышки скрепляют друг с другом предметы антикварной мебели. Более того, электрическая природа peg и отверстия наводила на мысль, что мы нашли на атомном уровне точное местоположение PN-перехода.
Это открытие может иметь некоторое медицинское значение. Вопрос о том, как самые внутренние кристаллы апатита прикрепляются к коллагену, до тех пор ускользал от ортопедов, и это открытие, возможно, открыло путь к пониманию остеопороза, состояния, при котором кристаллы апатита отваливаются и кость дегенерирует. Этот процесс часто называют декальцификацией, хотя теряется больше кальция. Это обычная черта старения. Я предполагаю, что остеопороз возникает, когда медь каким-то образом удаляется из костей. Это может происходить не только в результате химических / метаболических процессов, но и в результате изменения электромагнитных сил связывания, что позволяет колышкам "выпадать". Вполне возможно, что это может быть результатом изменения общих электрических полей по всему телу или изменения тех, которые окружают тело в окружающей среде.
Остеопороз был серьезной проблемой американских и российских космических программ. По мере того как полеты становились все более длительными, врачи обнаружили, что из костей теряется все больше и больше апатита, пока в ходе первых испытаний советской космической станции "Салют" декальцинация не достигла 8 процентов. Было известно, что серьезные проблемы возникают только тогда, когда потери апатита достигают примерно 20 процентов, но тенденция вызывает тревогу, особенно с учетом того, что истощение запасов кальция может повлиять на нервную систему и мышечную эффективность до достижения 20-процентного уровня. Хотя непосредственной причиной была их неспособность закрыть неисправный воздушный клапан до того, как весь воздух в кабине выйдет наружу, слабость из-за потери мышечного тонуса могла стать причиной смерти трех космонавтов, которые скончались при возвращении из своего двадцатичетырехдневного полета на борту "Союза-11" в конце июня 1971 года.
Космический остеопороз может быть результатом неестественных токов, индуцируемых в костях быстрым движением космического корабля через магнитное поле Земли с изменением полярности через каждую половину орбиты, или это может быть прямым следствием изменения поля. Эта аномалия, которая может непосредственно изменять активность костных клеток, накладывается на аномальные реакции естественной электрической системы кости, на которую почти наверняка влияет невесомость. Непривычные изменения внешнего поля также могут ослабить медные стержни, в то время как кости находятся в постоянном состоянии "привязки" к своим потенциалам, вызванным земным весом, производя сигнал, который гласит: "Нет веса, кости не нужны". Мы знаем, что более равномерное распределение крови, вызванное невесомостью, регистрируется в сердце как избыток; в результате жидкость и ионы, включая кальций, выводятся из крови. Однако эффект, вероятно, вызван не только невесомостью, поскольку астронавты "Скайлэба" выполняли интенсивные физические упражнения, которые вызвали бы сильную нагрузку на их кости. Они тренировались так усердно, что их мышцы выросли, но декальцинация все равно достигла 6,8 процента за двенадцать недель миссии.
Сначала Советы утверждали, что решили проблему до или во время полета "Союза-26" в 1977-78 годах, в ходе которого два космонавта находились на орбите в космической лаборатории "Салют-6" более трех месяцев. У последующих советских космонавтов, которые оставались в невесомости 211 дней, как сообщается, не было никаких побочных эффектов от остеопороза, а главный советский космический врач Олег Газенко сказал, что состояние просто выровнялось через три месяца. Однако позже это заявление было официально отозвано, и у меня есть подозрение, что Советы работают над способом предотвратить это состояние, имитируя поля земной поверхности внутри своих космических станций, метод, который, возможно, пока работает не так хорошо, как они надеялись. Энди Бассетт предложил прикрепить к ремням наших астронавтов электромагнитные катушки, предназначенные для аппроксимации нормальных сигналов гравитационного напряжения в костях их конечностей, но пока НАСА не проявило интереса.
К несчастью для прикованных к земле жертв остеопороза, открытие медного стержня до сих пор не получило дальнейшего развития, хотя я опубликовал его более пятнадцати лет назад. Чарли и я хотели продолжить в этом направлении, но мы знали, что не сможем поддерживать более одного крупного исследовательского проекта одновременно. Мы решили, что нашей основной целью является контроль регенеративного роста, поэтому неохотно отказались от остеопороза. Укрепленные нашими новыми знаниями о том, что электричество контролирует рост костей, мы вернулись вместо этого к нервам, более внимательно изучив, как их токи стимулируют отрастание.
Сюрприз в Крови.
Мне показалось, что храмовый занавес без предупреждения отдернулся, и меня, пучеглазого незнакомца, которого почему-то приняли за посвященного, ввели в святилище, чтобы я стал свидетелем тайны тайн. Я увидел фантасмагорию, живой гобелен из форм, украшенных мельчайшими деталями. Они танцевали вместе, как гости на шумной свадьбе. Они меняли свои формы. Внутри себя они жонглировали геометрическими осколками, как фрагментами в калейдоскопе. Они посылали расширения самих себя, подобные вспышкам солнц. Однако вся их деятельность, очевидно, была взаимосвязана; действия каждого существа соответствовали действиям его соседей. Они были похожи на роящихся пчел: они явно узнавали друг друга и оживленно общались, но было невозможно разобрать, о чем они говорили. Они разыграли театрализованное представление, красота которого повергла меня в трепет.
Когда снова зажегся свет, зрительный зал показался тусклым и нереальным. Я наблюдал за различными видами обычных клеток, занимающихся своими повседневными делами, видимыми через микроскоп и записанными с помощью новейших технологий замедленного кино. Режиссер откровенно признался, что ни он, ни кто-либо другой точно не знал, что делают клетки, или как и почему они это делают. Мы, биологи, особенно в годы нашего становления в школе, тратили большую часть времени на препарирование мертвых животных и изучение препаратов из мертвых клеток, окрашенных, чтобы сделать их структуры более заметными — "раскрашенных надгробий", как кто-то однажды назвал их. Конечно, мы все знали, что жизнь - это скорее процесс, чем структура, но мы были склонны забывать об этом, потому что структуру изучать было намного легче. Этот фильм напомнил мне, насколько далеки наши статичные концепции от реальной жизни. Когда я думал о том, как любая из этих мерцающих клеток потенциально может стать целой пятнистой лягушкой или человеком, я больше, чем когда-либо, был уверен, что моя работа до сих пор раскрывала лишь несколько аспектов системы управления процессами, столь же разнообразной и широко распространенной, как сама жизнь, о которой мы до тех пор ничего не знали.
Фильм был показан на семинаре по заживлению переломов, организованном Национальной академией наук в 1965 году. Это была одна из серии встреч, организованных для заведующих клиническими отделениями с целью ознакомления их с наиболее перспективными направлениями исследований. Динамичный организатор по имени Джим Рэй недавно стал председателем отделения ортопедической хирургии в Медицинском центре на севере штата, но превосходные навыки Джима были скорее политическими, чем научными. Поскольку я был активным исследователем и только что получил звание адъюнкт-профессора, Джим попросил меня занять его место. Я попытался увильнуть от этого, потому что знал, что мои электрические кости получат холодный прием от больших шишек, если я открою рот, но Джим одержал верх. Встреча прошла в основном так, как я и ожидал, но были и
три ярких момента. Одним из них было микрокинематическое видение. Другим был шанс познакомиться с другим делегатом из моего отделения, сообразительным молодым хирургом-ортопедом по имени Дейв Мюррей. Третьим было присутствие доктора Джона Дж. Притчарда.
Известный британский анатом, который многое добавил к нашим знаниям о заживлении переломов, доктор Притчард был основным докладчиком встречи — добрым отцом, который должен был оценить все доклады и подвести итог в конце. Мы с Дейвом чуть не пропустили его выступление. Презентации не произвели на нас впечатления, и мы решили, что было так мало новых идей, что Притчарду нечего будет сказать. Однако наш автобус в аэропорт Вашингтона отправлялся только после выступления Притчарда за ланчем, поэтому мы остались. С тактом, который казался чисто английским, он пришел к той же оценке, что и мы, но сформулировал ее так, чтобы никого не обидеть. Он подчеркнул, что заживление переломов следует рассматривать как признак регенерации. В большинстве прошлых работ по переломам описывалось, что происходит, когда кость срастается, в отличие от того, как и почему. Как отметил Притчард, "Не было проведено много размышлений
учитывая факторы, которые инициируют, направляют и контролируют различные процессы восстановления кости. " Как и в исследованиях регенерации, это была самая важная проблема, связанная с переломами, - заключил он.
Нам с дейвом пришлось ждать несколько часов перед нашим обратным рейсом в Сирию. Мы сидели в зале ожидания аэропорта и взволнованно говорили о сломанных костях. Дэйв согласился с тем, что, поскольку я обнаружил электрические токи при регенерации конечностей саламандр, по крайней мере, вероятно, что подобные факторы контролируют заживление переломов. Только что расшифровав систему управления адаптацией кости к стрессу (рост по закону Вольфа), я почувствовал, что готов вернуться к более сложным проблемам регенерации с использованием ее остатков при заживлении костей. Мы с Дейвом решили сотрудничать и спланировали наш эксперимент в самолете. Мы должны были сломать одну и ту же кость стандартным способом каждому из серии подопытных животных. Я изучал электрические силы внутри переломов и вокруг них по мере их заживления. Мы убивали по нескольку животных на каждой стадии заживления, и Дэйв, опытный гистолог (специалист по клеткам), делал снимки заживающих тканей под микроскопом и изучал клеточные изменения. Попутно мы сопоставляли наши выводы, чтобы понять, управляет ли клетками электричество.
Нашей первой задачей было выбрать подопытных животных. Мы хотели использовать собак или кроликов, поскольку в конечном счете мы пытались понять человеческие кости и хотели работать с животными, как можно более близкими к нам. Но нам понадобились бы десятки таких животных, чтобы адекватно изучить каждую фазу исцеления, а у нас не было ни средств, ни помещений для содержания такого количества крупных млекопитающих. Мы подумали о крысах, но их самые длинные кости были слишком короткими для четкого изучения и к тому же изогнутыми. Мы искали красивые, длинные, прямые кости, в которых можно было бы производить равномерные переломы.
Мы остановились на лягушках-быках. Их было дешево покупать и ухаживать за ними; мы даже могли сами собирать их в близлежащих прудах. У меня уже был большой опыт работы с ними. Лучше всего то, что голень взрослой лягушки имела одну длинную кость — большеберцовая и малоберцовая кости, встречающиеся у большинства позвоночных, слились в большеберцовую кость. Он был около двух дюймов длиной, с тонким прямым стержнем.
Наши опасения по поводу эволюционной дистанции между лягушками и людьми развеялись, когда мы отправились в библиотеку, чтобы прочитать о том, что тогда было известно о заживлении переломов у лягушек. Сам доктор Притчард вместе с двумя своими студентами, Дж. Боуденом и А. Дж. Ружицкой, определили, что лягушки восстанавливают свои кости так же, как это делают люди. Наш вопрос заключался в следующем: что стимулировало клетки надкостницы и костного мозга превращаться в новые костеобразующие клетки?
Мы начали с того, что обезболивали животных и решительно ломали все эти маленькие зеленые ножки вручную, сгибая их только под определенным углом, чтобы не разорвать надкостницу вокруг перелома. Я обнаружил, что мне пришлось наложить на них небольшие гипсовые повязки — не потому, что лягушкам, казалось, было очень больно, а потому, что их движения постоянно смещали сломанные кости и делали невозможными систематические наблюдения. Они бы все равно зажили; из наших первых шестидесяти лягушек мы нашли двух, у которых были сломаны лапки в дикой природе, и починили их, но я уверен, что наши были первыми, кому когда-либо снимали гипс.
Электрические изменения были сложными, но почти одинаковыми при каждом переломе. Там были два отчетливых рисунка, один на надкостнице и один на кости. Перед переломом лодыжечный конец как кости, так и надкостницы имел небольшой отрицательный потенциал - менее 1 милливольта по сравнению с коленным концом. В момент перелома отрицательный потенциал на неповрежденной надкостнице над местом перелома подскочил до 6 или 7 милливольт, в то время как над и под местом перелома образовались области положительного заряда. Через неделю нормальное распространение отрицательного заряда от надкостницы к лодыжке было восстановлено. Когда перелом разрывал надкостницу, ее отрицательный потенциал поднимался даже выше 7 милливольт, но ампутация подвешенной голени немедленно меняла полярность, вызывая положительный ток повреждения от культи, как у лягушек из моего первого эксперимента по регенерации. Сама кость претерпела кратковременное электрическое изменение, противоположное таковому в надкостнице. Небольшой положительный заряд появился на каждом из сломанных концов в течение первых часов, затем упал почти до нуля через три часа.
Электричество подавалось из двух разных источников. При перерезании нервов ноги показания надкостницы резко падали, указывая на то, что эти потенциалы поступали от токов в нервах к надкостнице и окружающей области раны. Измерения на кости, в которой почти нет нервов, не были затронуты. Многие пьезоэлектрические материалы излучают непрерывный ток в течение нескольких часов после того, как их структура, производящая заряд, была оставлена в состоянии неразрешенного напряжения из-за перелома; я предположил, что это верно для кости, и вскоре обнаружил, что другая исследовательская группа недавно доказала это. Таким образом, два отдельных потока, один от нервов, а другой от
костный матрикс вырабатывал потенциалы противоположной полярности, которые действовали подобно электродам батареи. Эти живые электроды создавали сложное поле, точная форма и сила которого отражали положение фрагментов кости. Конечность, по сути, получала собственный рентгеновский снимок.
Пока я возился со своими зондами и измерительными приборами, дэйв брал образцы костей и сгустков крови и готовил их для исследования под микроскопом. Мы убивали несколько лягушек каждые пятнадцать минут в течение первых двух часов, затем каждый день в течение двух недель, через день в течение третьей недели и еженедельно в течение последних трех недель. Подготовка слайдов заняла несколько дней.
При нормальной последовательности заживления костей у лягушек примерно через два часа образуется сгусток крови, который в течение первой недели превращается в бластему. На второй и третьей неделях она превращается в эластичную волокнистую мозоль и окостеневает через три-шесть недель. В этот последний период островки кости впервые появляются вблизи сломанных концов. Затем появляются костные перемычки, соединяющие островки. Затем вся область постепенно заполняется и организуется надлежащим пространством для костного мозга и кровеносных каналов для соединения сегментов старой кости.
дэйв начал свою работу с образцами, взятыми почти через неделю после переломов, когда мы ожидали увидеть первые признаки образования мозоли. "Это чертовски забавно", - сказал он, входя с первой коробкой слайдов. "Я не вижу никаких митозов в надкостнице. Нет никаких доказательств того, что клетки там размножаются или мигрируют ".
Мы согласились, что, должно быть, сделали что-то не так. Работа Причарда была довольно убедительной по этому вопросу. Он даже опубликовал фотографии клеток надкостницы, которые делятся и перемещаются в образовавшуюся щель. Мы подумали, что, возможно, смотрим на образцы не того периода времени, но мы могли видеть собственными глазами, что каллус начал формироваться. Дэйв вернулся к изучению образцов, взятых в первые несколько дней, хотя тогда мы не ожидали увидеть ничего, кроме свертывающейся крови. Вскоре он позвонил мне из своей лаборатории и спросил: "Что бы вы сказали, если бы я сказал вам, что эритроциты изменяются и становятся новыми костеобразующими клетками?"
Я застонал. "Ерунда. Этого не может быть". Но это было правильно. Мы вместе просмотрели всю серию слайдов. Начиная со второго часа, эритроциты (красные тельца) начали меняться.
У всех позвоночных, за исключением млекопитающих, в красных кровяных тельцах есть ядра. У млекопитающих эти клетки проходят дополнительную стадию развития, на которой ядро отбрасывается. В результате клетки становятся меньше, могут проходить по меньшим капиллярам, могут быть наполнены большим количеством гемоглобина и, таким образом, могут более эффективно переносить кислород и углекислый газ. Эритроциты с ядрами считаются более примитивными, но даже у них ядро пикнотическое — сморщенное и неактивное. ДНК в пикнотических ядрах находится в состоянии покоя, и такие клетки почти не проявляют метаболической активности; то есть они не сжигают глюкозу для получения энергии и не синтезируют белки. Если бы вам пришлось выбирать вероятного кандидата на дедифференцировку и повышенную активность, это был бы наихудший из возможных вариантов.
На нашей серии слайдов эритроциты прошли все стадии своего развития в обратном порядке. Сначала они потеряли свою характерную уплощенную эллиптическую форму и стали круглыми. Их мембраны приобрели зубчатые очертания. К третьему дню клетки приобрели амебовидную форму и передвигались с помощью псевдоподий. Одновременно их ядра набухли, и, судя по изменениям в их реакциях на окрашивание и свет, ДНК реактивировалась. Мы начали использовать электронный микроскоп, чтобыполучить более четкое представление об этих изменениях. К концу первой недели бывшие эритроциты приобрели полный комплект митохондрий, а также рибосомы (органеллы, из которых собираются белки), и они избавились от всего своего гемоглобина. К третьей неделе они превратились в
хрящеобразующие клетки, которые вскоре развились в костеобразующие клетки.
Я не был доволен таким поворотом событий. Как мы могли бы согласовать то, что мы видели, с хорошо документированными находками Притчарда, Боудена и Ружички? Я ожидал доказательств существования полупроводниковой электрической системы, которую я исследовал, концепции, которая уже была достаточно странной, чтобы выбить меня из научного мейнстрима. Я был бы счастлив, если бы электрические измерения соответствовали прямым изменениям в клетках надкостницы. Разница между ними и эритроцитами была решающей. Периостальные клетки были близкородственными предшественниками костных клеток; клетки крови не могли быть удалены дальше. Они не могли построить кость без обширной профессиональной переподготовки на генетическом уровне. Эти лягушки—быки уперли нас в стену догмы, показав нам метаплазию-дедифференцировку, за которой следует повторная дифференцировка в совершенно неродственный тип клеток. Этот процесс происходил в некоторых из наиболее специализированных клеток всего тела лягушки, и выглядело это так, как будто электрическое поле приводило изменения в движение, находясь в самом сильном состоянии, примерно через час после перелома.
Нашим следующим шагом было почтительное письмо доктору Притчарду с вопросом, может ли он каким-либо образом разобраться в противоречивых наблюдениях. Он ответил отрицательно, но отправил наш запрос доктору Боудену, который провел фактическую работу над лягушками в качестве своей докторской диссертации. У Боудена было возможное объяснение. Он выполнил экспериментальную работу в сжатые сроки и, чтобы закончить ее раньше установленного срока, держал своих лягушек при высоких температурах - фактически всего на несколько градусов ниже, чем они могли погибнуть, — чтобы ускорить их метаболизм.
Боуден также упомянул, что два исследователя, упомянутые в его библиографии, наблюдали заживление переломов у лягушек почти так же, как и у нас. В 1920-х годах немец по имени Х. Вурмбах, также работавший над своей докторской диссертацией, заметил некоторые странные клеточные трансформации в тромбе и забеспокоился из-за своей неспособности объяснить их. Однако Вурмбах также обнаружил митозы в надкостнице и приписал заживление последнему процессу, поскольку он не включал дедифференцировку. Десять лет спустя другой немецкий ученый, А. Идэ-Розас, увидел те же изменения в клетках крови, но он был более смелым. Он предположил, что эта трансформация была основной силой, стоящей за заживлением переломов у лягушек, и далее предположил, что регенерирующие саламандры формировали бластемы своих конечностей из зародышевых красных кровяных телец. Другие эксперименты, казалось, противоречили Идейрозасу о бластемах конечностей, поэтому его работа была дискредитирована и проигнорирована, но Боуден пожелал нам удачи.
Письмо Боудена дало нам основу для понимания наших результатов. Мы уже знали, что у млекопитающих кости не восстанавливаются путем дедифференцировки своих красных кровяных телец, потому что их красные тельца не имеют ядер и, следовательно, механизма изменений. У млекопитающих также была более толстая надкостница, чем у других позвоночных, поэтому мы предположили, что деление клеток надкостницы играет большую лечебную роль у млекопитающих. Лягушкам, по-видимому, были доступны оба метода, но клетки надкостницы активировались только при высоких температурах.
Дедифференцирование "Сделай сам".
Теперь мы были уверены, что наши результаты соответствуют действительности. Мы повторили те же исследования переломов, но на этот раз мы также наблюдали за живыми клетками. Мы взяли образцы тканей из переломов и сделали покадровую съемку, используя методы, подобные тем, что были в фильме, который так сильно впечатлил меня на семинаре NAS. Мы подтвердили, что изменения начались в первые часы работы, сразу после того, как электрические нагрузки достигли своего пика.
Теперь мы решили провести решающий тест. Если электричество действительно вызвало исцеление, мы должны быть в состоянии искусственно воспроизвести то же поле и вызвать те же изменения в нормальных клетках крови вне лягушки. Если это не сработало, то я, вероятно, провел последние семь лет, "собирая штампы" — накапливая факты, которые были интересными, но, в конце концов, тривиальными.
Я вычислил величину тока, которая создавала бы найденные мной поля. Я получил невероятно малую величину, где-то между триллионной и миллиардной долями ампера (пикоампер и наноампер, соответственно). И снова я подумал, что, должно быть, произошла какая-то ошибка. Я не понимал, как такой крошечный ток может вызвать те драматические эффекты, которые мы наблюдали, поэтому, посчитав, что даже если мои расчеты верны, большее количество сока просто ускорит процесс, я решил начать с 50 микроампер, уровня тока, которого было бы недостаточно для небольшого электролиза — расщепления воды на водород и кислород.
Я разработал пластиковые и стеклянные камеры различной формы, оснащенные электродами нескольких типов. В этих камерах мы помещали здоровые эритроциты в физиологический раствор и наблюдали за ними под микроскопом при включенном токе.
Я провел эксперимент в лаборатории через дорогу от медицинского центра, где был доступен один из перевернутых микроскопов, которые нам понадобились бы для наблюдения за клетками через дно камер, где большинство из них осело бы. Я назначил молодого техника по имени Фредерик Браун ответственным за длительный процесс наблюдения за ячейками час за часом при различных уровнях тока и формах поля в различных камерах. Мы начали летом 1966 года. Той осенью Фред должен был поступить в медицинскую школу, и я решил, что двух месяцев будет более чем достаточно! Он должен был брать по одной пробной партии лягушачьей крови каждый день и докладывать мне на следующее утро о том, что он обнаружил.
Это началось не очень хорошо. После шести часов работы тока ничего не произошло. Мы не могли увеличить силу тока без поражения элементов электрическим током, поэтому включили его подольше. По-прежнему ничего не происходило. Фактически, элементы начали отмирать, когда мы оставили их в камерах на ночь. Мы решили снизить ток, но я все еще не верил в абсурдно низкие значения, которые я рассчитал, поэтому я сказал Фреду, чтобы он день ото дня лишь немного снижал силу тока. За эти два месяца мы с ним изучили множество клеток крови, и все они упрямо отказывались что-либо делать. Наконец, за два дня до того, как Фреду пришлось уехать, мы снизили ток настолько, насколько позволял наш первый аппарат, и он оказался в пределах диапазона, который я рассчитал, — около полумиллиардной доли ампера. В тот день в одиннадцать утра он взволнованно позвал меня, и я бросилась через улицу.
При затемнении помещения и включенном свете микроскопа мы увидели те же клеточные изменения, что и в тромбе, сначала на отрицательном электроде, затем на положительном и, наконец, распространившиеся по остальной части камеры. Через четыре часа все клетки крови в камере реактивировали свои ядра, потеряли гемоглобин и приобрели совершенно неспециализированную форму.
Мы много раз повторяли эксперимент, отрабатывая верхний и нижний пределы эффективного тока. Лучшее "окно" составляло где-то от 200 до 700 пикоампер. Я говорю "где-то", потому что восприимчивость клеток варьировалась в зависимости от их возраста, гормонального состояния лягушки и, возможно, других факторов*. Это было бесконечно малое электрическое щекотание, гораздо меньшее, чем то, что человек может почувствовать даже на самых чувствительных тканях, таких как язык, но этого было достаточно, чтобы по клетке пробежали мурашки
в раскрытие всех его генов для потенциального использования.
Эффект зависел от наличия надлежащих клеток, а также от надлежащего тока — лейкоциты, клетки кожи и другие типы не работали. Только эритроциты, по-видимому, служили клетками-мишенями у лягушек. Мы обнаружили такую же реакцию в клетках крови золотых рыбок, саламандр, змей и черепах. Единственное отличие заключалось в том, что клетки рыб распадались быстрее, а клетки рептилий - медленнее, чем клетки крови лягушки. Во всех эритроцитах изменение прозрачности и характеристик окрашивания ядра было точкой невозврата. Эти изменения, по-видимому, указывали на реактивацию ДНК, поскольку после этого остальная часть процесса продолжалась, даже если мы отключали ток.
Это был прорыв. Мы узнали кое-что, о чем до сих пор не подозревали, о заживлении переломов у лягушек, и это почти наверняка принесло пользу пациентам-людям через несколько лет. Поскольку мы использовали лягушек вместо млекопитающих, мы также наткнулись на лучшее доказательство дедифференцировки — метод "сделай сам". Если бы мы изучали заживление переломов у млекопитающих, мы почти наверняка не сделали бы этого открытия, поскольку клетки надкостницы не дедифференцируются, а с клетками костного мозга трудно экспериментировать. Вместо этого у нас даже были видеозаписи происходящей дедифференцировки и электронные микрофотографии всех ее этапов, включая совершенно новые рибосомы, образующиеся в ядре и внедряющиеся в окружающую цитоплазму. Более того, все этапы дедифференцировки, включая активность в ядре и сборку рибосом и митохондрий, в точности соответствовали изменениям, обнаруженным в ходе самых последних исследований бластем конечностей саламандр. Мы нашли электрический общий знаменатель, который запускает первую фазу — бластему — при любой регенерации.
Генетический ключ.
Вскоре после того, как мы закончили этот эксперимент, меня пригласили на встречу по электромагнетизму в биологии в Нью-Йоркской академии наук. По сути, это было шоу одного актера. Кеннет Маклин, выдающийся хирург и высокопоставленный член академии, годами применял магнитные поля к своим пациентам и был убежден, что они помогают. Независимо разбогатевший, он оборудовал в своем офисе лабораторию с большим электромагнитом. Встреча была свидетельством его настойчивости, а не какой-либо широко распространенной в академии веры в его правоту. Итак, в феврале 1967 года я представил нашу недавнюю работу. Я полностью преуменьшил роль электричества в заживлении переломов с его виталистическими оттенками и сосредоточился на нашем методе индуцирования дедифференцировки in vitro. Этого было достаточно, чтобы вызвать множество нападок со стороны аудитории, большинство из которых представляли собой вариации на тему "Я просто в это не верю". Некоторые говорили, что мы просто убивали клетки электрическим током, несмотря на то, что они выживали в течение десяти дней в культуре.
Однако один из слушателей ответил вдумчивой и конструктивной критикой. Он принял тот факт, что мы видели то, что видели. Тем не менее, по его словам, были и другие едва возможные объяснения. В частности, он заявил, что мы недостаточно далеко продвинулись в доказательстве того, что клетки не медленно дегенерируют в результате каких-то небольших, но вредных изменений, вызванных электрическим током. Хотя клетки в наших камерах выглядели так же, как те, которые мы сфотографировали в тромбе перелома, наша идея о том, что эти клетки были электрически дедифференцированными заживающими клетками, настолько расходилась с современными взглядами, что нам нужны были более прямые доказательства. Для такого радикального отклонения видеть - значит не совсем верить.
Воодушевленные этой единственной честной реакцией, мы с Дейвом вернулись в Сиракузы и спланировали, как мы могли бы использовать новейшие знания о ДНК для дальнейшей проверки наших доказательств. Несколькими годами ранее Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик предложили то, что стало известно как центральная догма генетики. В упрощенной форме в нем говорилось, что активная ДНК в каждой специализированной клетке запечатлевает свои собственные специфические паттерны на передающей РНК, которая передает их информационной РНК. Эта вторая молекула РНК переместилась за пределы ядра к рибосомам, где она транслировала генетические инструкции в конкретные белки, которые сделали клетку такой, какая она есть.
Мы рассудили, что, поскольку дедифференцирующаяся клетка не собирается делиться немедленно, она не будет дублировать свои гены. Следовательно, количество содержащейся в ней ДНК увеличиваться не должно. Однако, поскольку клетка изменила свой тип, произведя совершенно новый набор белков, количество РНК - белковых схем — должно резко возрасти.
Используя методы радиоактивного мечения и флуоресцентного окрашивания, мы обнаружили, что действительно не было никакой новой ДНК, но резко увеличилось количество РНК. Другой тест показал, что наши деспециализированные клетки содержали не только другие белки, но и в два раза больше, чем их предшественники-эритроциты.
Самым убедительным экспериментом был эксперимент, предложенный Дэном Харрингтоном, студентом, занявшим место Фреда Брауна и позже ставшим доктором философии по анатомии. Дэн предложил использовать определенные хорошо известные ингибиторы метаболизма, которые разрушают систему ДНК-РНК-белок, чтобы посмотреть, сможем ли мы предотвратить дедифференцировку. Один из таких ингибиторов, антибиотик под названием пуромицин, блокирует передачу информации от информационной РНК к рибосомам и, таким образом, препятствует построению белков. Дэн предложил, чтобы мы установили наши пластиковые камеры парами. По одному члену каждой пары мы поместили бы клетки крови в физиологический раствор и пропустили бы через них ток, как раньше. Другая камера будет содержать клетки той же лягушки и подключена к тому же генератору, но раствор будет содержать пуромицин. Таким образом, установка будет точно контролироваться. Если ток действительно открывал новые гены, пуромицин должен был остановить дедифференцировку, перехватывая инструкции ДНК по производству белка. Однако, если ток просто вызывал дегенерацию клеток, пуромицин не должен был оказывать никакого эффекта, и трансформации должны были продолжаться.
Наш вывод подтвердился: клетки в растворе пуромицина не изменились. Затем Дэн предложил промыть эти клетки несколькими сменами воды, чтобы смыть пуромицин. Они быстро дедифференцировались без подачи тока! Очевидно, ток вызвал генетическое изменение, несмотря на антибиотик, и гены остались разблокированными, так что система по-прежнему работала идеально, как только была снята блокада пуромицином
К началу 1970 года у нас были надежные доказательства почти каждой детали системы контроля за заживлением переломов у лягушек, а в дальнейшем, вероятно, и у млекопитающих. Как и все другие травмы, перелом вызвал ток повреждения, в данном случае исходящий от нервов внутри и вокруг надкостницы*.
В то же время кость генерировала собственный пьезоэлектрический ток из-за остаточного напряжения в искореженном апатито-коллагеновом матриксе. Эти сигналы в совокупности стимулируют клетки, которые формируют новую кость.
За исключением идентичности клеток-мишеней, восстановление костей, по-видимому, было в основном одинаковым у всех позвоночных, проходя стадии образования тромбов, бластемы, мозолей и окостенения. У рыб, амфибий, рептилий и птиц эритроциты в сгустке дифференцировались в ответ на электрическое поле, особенно на положительные потенциалы на сломанных концах кости. Затем они повторно дифференцировались в клетки хряща и продолжали превращаться в клетки.
У некоторых животных клетки надкостницы реагировали на ток повреждения, мигрируя в щель и специализируясь немного дальше, в костные клетки. Этот процесс, по-видимому, был доступен амфибиям только при высоких температурах, но он был доминирующим методом у млекопитающих, у которых толстая надкостница восполняла недостаток ядер в красных кровяных тельцах. К этому времени мы стали почти уверены, что костномозговой компонент заживления костей у людей включает дедифференцировку по крайней мере незрелых
Электрические силы повернули ключ, который разблокировал подавленные гены. Точная природа этого ключа была той частью, которой все еще не хватало в процессе. Электрический ток не мог воздействовать непосредственно на ядро, которое было изолировано клеточной мембраной и цитоплазмой. Мы знали, что основное воздействие тока должно было быть на мембрану. Было известно, что сама клеточная мембрана заряжена. Ее заряд, вероятно, проявлялся в виде специфического набора заряженных молекул, разного для каждого типа клеток. Мы постулировали, что мембрана высвобождает дерепрессоры — молекулы, которые мигрируют внутрь ядра, где они включают гены. Основываясь на недавних открытиях о структуре РНК, мы предположили, что молекулы-дерепрессоры могут представлять собой стабильную форму информационной РНК, которая сохраняется в зрелой эритроцитке даже после того, как ее ядро сморщилось и отключилось само по себе. Молекулы РНК могут быть стабильными в течение длительного времени, когда они свернуты, причем нити соединены вместе электронными связями. Если бы такие свернутые молекулы РНК хранились в клеточной мембране, крошечные токи могли бы высвобождать их связи и разворачивать. Эта гипотеза еще не проверена.
Заживление переломов завершилось с помощью простой системы отрицательной обратной связи. По мере заполнения щели новым матриксом кость постепенно перераспределяла свой материал, чтобы уравновесить нагрузку на нее от действия гена 149 страха щекотки на окружающие мышцы при осторожном использовании, в соответствии с законом Вольфа. Восстановление окружающих тканей уменьшило, а затем и остановило ток повреждения надкостницы. В результате электрическое поле вернулось к нормальному состоянию, отключив клеточную активность заживления.
Когда мы закончили эту серию экспериментов, я был уверен, что это самая важная часть работы, которую я когда-либо делал, и я был полон решимости опубликовать ее в виде большой статьи, а не просто короткой заметки. Удача была на моей стороне. Во время нескольких выступлений в течение предыдущих двух лет мне удалось подолгу побеседовать с доктором Уристом. Он с энтузиазмом воспринял наши результаты, и поскольку он был редактором одного из крупнейших ортопедических журналов — "Клиническая ортопедия и связанные с ней исследования", — я отправил туда наш отчет. Редакционная коллегия опубликовала его без купюр, и я был рад использовать заявление доктора Притчарда на семинаре по заживлению костей в 1965 году в качестве
эпиграф. Для меня это по-прежнему самая приятная из моих публикаций.
Это был первый случай, когда система управления процессом заживления была проработана настолько детально. За исключением менее убедительного отчета, который мы с Дейвом представили Нью-Йоркской академии наук тремя годами ранее, это было также первое действительно неопровержимое доказательство дедифференцировки и метаплазии.
Конечно, это вряд ли были новые идеи. В течение предыдущих четырех десятилетий дедифференцировка часто предлагалась в качестве простейшего объяснения образования бластемы, и в ее пользу было накоплено большое количество доказательств. Элизабет Хей даже опубликовала фотографию клетки бластемы, сделанную под электронным микроскопом, которая не полностью лишилась специализации и все еще содержала кусочек мышечного волокна. Тем не менее, эта идея была отвергнута большинством биологов, имевших влияние в комитетах по рассмотрению грантов и университетах.
Однако сегодня дедифференциация больше не является ругательным словом. Отчасти это связано с тем, что мы с Дэйвом изобрели способ создать его искусственным путем, который мог бы повторить любой желающий. Арт Пилла, электрохимик, работающий с Энди Бассеттом в Нью-Йорке, был первым, кто подтвердил наш метод. Я счастлив, что смог сыграть важную роль в этом нелегком продвижении знаний.
Что еще более важно, это была моя первая работа, которая непосредственно привела к методике, помогающей пациентам, — электрической стимуляции заживления костей (см. Главу 8). Между тем, наши результаты привели к другому важному вопросу: нельзя ли искусственно использовать обнаруженные нами токи для стимуляции других типов регенерации? Мы решили посмотреть, сможем ли мы приблизить отрастание конечностей на шаг к людям, попытавшись вызвать его у крыс.
Семь. Хорошие новости для млекопитающих.
Стивен Д. Смит был первым, кто вызвал искусственный рост с помощью электричества, приложенного к конечности нерегенерирующего животного. В 1967 году Смит, самостоятельно поступив в Университет Кентукки после стажировки у Мэрил Роуз в Тулейне, имплантировал крошечные батарейки в культи ног взрослых лягушек. Я с нетерпением следил за его работой и был в восторге, услышав, что он получил такое же количество частичного восстановления, какое было в результате применения розовой соли, игл Полежаева и восстановленных нервов Сингера. Из всех экспериментов, которые повлияли на меня, этот, вероятно, вдохновил меня больше всего.
Для создания достаточно маленькой и слабой батареи Смит вернулся к простой технологии Гальвани и Вольты. Он припаял короткий кусок серебряной проволоки к платиновой проволоке такой же длины и наложил немного силиконовой изоляции вокруг паяного соединения. Он выбрал эти два металла как наименее способные выделять ионы и производить побочные эффекты, вступая в реакцию с окружающими тканями. При погружении в слегка соленую жидкость организма лягушки это биметаллическое устройство вырабатывало слабый ток, напряжение которого было положительным на серебряном конце и отрицательным на платиновом.
Поскольку наша работа по эритроцитам лягушек еще не была опубликована, нам просто повезло, что ток от этих батарей упал близко к "окну эффективности" для образования бластемы. Как позже написал Смит: "Было бы неплохо иметь возможность сказать, что я заранее проработал все параметры и точно знал, что делаю, но это было не так. Как это часто случалось в истории науки, я наткнулся на правильную процедуру ".
Смит имплантировал свои провода вдоль остатка кости, загнув один конец в полость костного мозга. Конечности с положительным серебряным электродом на разрезе не показали роста, а в некоторых случаях ткани фактически распались. Однако отрицательные платиновые концы начали регенерировать; все новые конечности перестали расти примерно на одинаковом расстоянии от устройства, что наводит на мысль, что регенерация могла бы быть полной, если бы батарейки смогли продолжить работу. В 1974 году Смит создал устройство, которое могло делать именно это, и добился полного отрастания.
Несмотря на успех Смита, не было никаких оснований предполагать, что его метод сработает у млекопитающих. Один исследователь недавно отметил некоторую регенерацию задних конечностей новорожденных опоссумов, но, поскольку сумчатые рождаются очень незрелыми и развиваются в сумке матери до второго рождения, мы заподозрили, что это был просто случай эмбрионального отрастания. Было известно, что большинство тканей плода обладают некоторой регенеративной способностью, хотя они еще не были полностью дифференцированы. Ричард Госс показал, что ежегодное отрастание рогов оленя и лося - это настоящая многотканевая регенерация, но этот подвиг казался слишком специализированным, чтобы дать нам уверенность в восстановлении у других млекопитающих или других частей тела.
Многие считали, что все подобные попытки обречены, поскольку процесс энцефализации у млекопитающих продвинулся гораздо дальше, чем у амфибий. Известно, что все позвоночные имеют примерно одинаковое соотношение нервной ткани к другим видам тканей, но у млекопитающих большая часть ограниченного запаса нервов поступает во все более сложный мозг, пока, как показал Сингер в недавнем исследовании, соотношение нервов к другим тканям в лапах крыс не стало на 80 процентов меньше, чем в лапах саламандр. Это было значительно ниже критической массы, необходимой для нормальной регенерации, и мы подумали, что, возможно, будет невозможно восполнить разницу искусственным путем.
Даже если бы мы могли подать надлежащий электрический стимул, мы не были уверены, что найдутся какие-либо клетки, способные отреагировать на него. У красных кровяных телец млекопитающих не было ядер, поэтому они не могли дедифференцироваться. Основываясь на нашей работе по заживлению костей у лягушек, мы подозревали, что незрелые красные тела в костном мозге могут взять верх, но, возможно, они были запрограммированы на дедифференцировку только для заживления переломов. Даже если бы они реагировали на внешний ток, мы задавались вопросом, достаточно ли их для выполнения этой работы.
Существовала также проблема сложности. Многие исследователи регенерации полагали, что ткани млекопитающих стали настолько специализированными и сложными, что просто переросли систему управления. Возможно, она не могла обрабатывать достаточно данных, чтобы полностью описать необходимые части. Если это так, то любая произведенная нами бластема просто лежала бы там, не зная, что приготовить.
Первый шаг Крысиной Лапкой.
Я протестировал тип серебряно-платиновых муфт, которые использовал Смит, и обнаружил, что они пропускают ток в несколько раз больше, чем требуется для идеальной дедифференцировки, согласно нашим экспериментам с лягушками. Джо Спадаро, еще один аспирант Чарли, предложил поместить углеродные резисторы между двумя металлами, что дало бы нам устройства с различным уровнем тока.
В 1971 году мы с Джо ампутировали правые передние лапы тридцати пяти крысам. Мы сделали надрезы в верхней части передней конечности на значительном расстоянии от локтя, чтобы на кончике остался только костный стержень, который давным-давно перестал расти. Мы использовали всех мужчин, чтобы исключить как можно больше гормональных изменений. В качестве контроля мы обработали некоторые культи без какого-либо устройства, или с помощью устройства, сделанного из цельного металла, или с серебряным положительным концом, обращенным к культи. Мы провели настоящий тест на двадцати двух крысах, имплантировав наши батарейки с отрицательным платиновым электродом в рану. Мы ввели внешний электрод в полость костного мозга, а внутренний пришили к коже плеча.
Мы быстро получили ответ. Через три дня культи органов управления начали заживать или даже, в случае соединений с наибольшим током, немного отошли от линии ампутации. Но экспериментальные ноги с нашими устройствами среднего тока, питающими 1 наноампер, работали хорошо. Через неделю почти у каждой была хорошо сформированная бластема, и, казалось, они были готовы заменить всю конечность.
Поскольку заживление у крыс происходит очень быстро, и поскольку мы хотели получить однородный образец для нашего первого теста, мы пожертвовали всеми контрольными и большинством подопытных животных на данный момент, хотя нескольких пощадили на месяц. Мы отрезали всю заживающую конечность, затем зафиксировали, окрасили и сделали срезы для микроскопа.
Я никогда не забуду, как смотрел на первую партию образцов. У крысы отрастил стержень кости, отходящий от перерезанной плечевой кости. На нужной длине, чтобы завершить исходную кость, имелась типичная поперечная ростовая пластинка хряща, ее сложная анатомическая структура была совершенно правильной. За ним находился красивый эпифиз - сочлененные бугорки на каждом конце кости конечности. Вдоль ствола располагались недавно формирующиеся мышцы, кровеносные сосуды и нервы. По меньшей мере десять различных видов клеток дифференцировались из бластемы, и нам удалось добиться регенерации у млекопитающего в той же степени, в какой это удалось Роузу, Полежаеву, Сингеру и Смиту у лягушек.
Слайды с некоторыми другими животными были еще более впечатляющими. На одной культе было два хрящевых отложения, которые выглядели как предшественники двух костей предплечья за полностью сформированным локтевым суставом. Все регенераты были изогнуты в сторону электрода, и у одного нижняя плечевая кость сформировалась рядом со старой костью, а не как ее продолжение, но в остальном ее структура была вполне нормальной.
За одним исключением, слайды продолжительностью более недели были менее захватывающими. Казалось, со временем они стали менее организованными. За одной из этих старых пластин, на конце почти бесформенного подобия кости, мы обнаружили хрящ в форме пяти пальцев - у этой конечности начала расти рука.
Однако в целом все выглядело так, как будто ток должен был быть определенной продолжительности, а также определенной силы. Для нас это было не меньшим разочарованием, чем для фотографа Life, который посетил лабораторию в то время и хотел сделать снимки "до" и "после" с крысой, играющей на пианино в конце, но, тем не менее, мы были очень довольны. Поскольку бластемы всегда образовывались вокруг электродов и поскольку повторная дифференцировка происходила в организованных тканях, мы знали, что ток стимулировал настоящую регенерацию, а не какой-то аномальный рост. У млекопитающих все еще были средства для упорядоченного считывания своих генетических инструкций для замены утраченных частей. Нам просто нужно было бы более точно изучить электрические требования всего процесса, а затем изготовить устройства для подачи надлежащего тока на
в нужное время в нужном месте.
Когда мы опубликовали наши результаты, было трудно скрыть наше волнение за необходимым осмотрительным научным жаргоном. Мы написали, что активировали истинную, хотя и частичную, регенерацию с помощью небольшого постоянного тока и что клетки костного мозга, по-видимому, были источником бластемы. Я подумал, что это утверждение было достаточно трезвым. Джо и я предупредили, что другие факторы еще предстоит изучить. Самое главное, мы предупредили, что если такая крошечная сила может так легко активировать рост, то она должна быть очень мощной, и нам лучше тщательно изучить ее, прежде чем регулярно применять на людях, чтобы не вызвать у них нежелательный рост — опухоли.
Я чувствовал, что в рамках научных правил мы выступили с воодушевляющим призывом к проведению масштабных исследований, направленных на раскрытие преимуществ регенерации для людей. Но, должно быть, это был шепот, потому что ряби от него было не больше, чем от перышка, опустившегося на лягушачий пруд.
Филип Персон, хирург-стоматолог бруклинской больницы штата Вирджиния и друг, которого я знал много лет, попросил меня представить наши результаты в Нью-Йоркскую медицинскую академию. Однако, прежде чем академия разрешила это, она настояла на том, чтобы два эксперта посетили лабораторию и ознакомились с фактическими данными. Одним из них был Марк Сингер, который с энтузиазмом согласился, что мы действительно начали регенерацию у крысы. Другой человек был категорически против, но он не был специалистом по регенерации, поэтому академия разрешила мне выступить.
Сингер был одним из немногих, кто проявил большой энтузиазм, когда я закончил читать свой доклад на собрании. Большая часть аудитории никак не отреагировала, в адрес этих людей было мало комментариев или критических замечаний, электрический контроль роста по-прежнему был жизненно невозможен, и они, казалось, не желали обсуждать дедифференцировку. Человек, который посетил нашу лабораторию с Сингером, жаловался, что количество новообразований было небольшим. Фил отметил, что важно не количество, а качество новой ткани, особенно за такое короткое время. Сингер, убежденный в первостепенной важности нервов, полагал, что ток, возможно, стимулирует их, а не непосредственно вызывает дедифференцировку, но все же считал эксперимент большим шагом вперед. Тем не менее, это даже не пытались повторить до тех пор, пока семь лет спустя за эту задачу не взялся сам Фил Персон; он, а позже и Стив Смит, подтвердили наши выводы еще лучшими результатами.
Между тем, в литературе мы нашли сообщения о том, что другие ученые уже наблюдали некоторую регенерацию у млекопитающих. В 1934 году Ганс Селье, известный исследователь последствий стресса, обнаружил, что конечности крысы могут частично регенерироваться сами по себе, когда животному исполняется два-пять дней. Пять лет спустя Рудольф Ф. Наннемахер из Гарварда подтвердил наблюдение Селье. Наннемахер, однако, приписал рост остатку эпифизарной пластинки. Клетки ростовой пластинки, подумал он, просто могли продолжать расти как обычно у животного-подростка. Селье ответил, что он специально позаботился об ампутации конечностей достаточно высоко, чтобы удалить всю эпифизарную пластинку, чтобы он мог быть уверен, что любой рост является регенеративным.
Таким образом, мы с Джо обнаружили, что на самом деле только что увеличили возрастной предел регенерации у крыс. Действительно, два года спустя Фил Персон показал, что даже у молодых взрослых крыс, которых мы использовали, иногда наблюдался некоторый повторный рост, факт, который озадачил нас у пары наших контрольных животных. Итак, если быть точным, наши электроды временно, но значительно повысили эффективность процесса, поскольку у грызунов она обычно снижалась с возрастом. Тем не менее, это было впервые сделано на млекопитающем.
Детские Способности, Взрослые Перспективы.
Ампутация кончика пальца — дверцей автомобиля, газонокосилкой, электрическим вентилятором или чем—то еще - одна из самых распространенных детских травм. Стандартное лечение заключается в разглаживании обнаженной кости и наложении швов на кожу, или, если палец был извлечен и был аккуратно разрезан, попытаться прикрепить его обратно с помощью микрохирургии. Печальный факт заключается в том, что даже самая кропотливая операция дает далеко не оптимальные результаты. Ногти обычно деформированы или отсутствуют, пальцы слишком короткие и часто болезненные, со сниженным или отсутствующим чувством осязания.
В начале 1970-х годов в отделении неотложной помощи Детской больницы Шеффилда в Англии один подросток с такой травмой получил помощь из-за канцелярской ошибки: лечащий врач перевязал рану, но обычного направления к хирургу для закрытия так и не было сделано. Когда несколько дней спустя ошибка была обнаружена, хирург Синтия Иллингворт заметила, что кончик пальца регенерирует! Она просто наблюдала, как природа берет свое.
Иллингворт начала относиться к другим детям с таким "пренебрежением", и к 1974 году она задокументировала несколько сотен отросших кончиков пальцев, все у детей одиннадцати лет и младше. С тех пор другие клинические исследования подтвердили, что пальцы маленьких детей, аккуратно срезанные за пределами самой внешней складки самого внешнего сустава, неизменно полностью отрастают примерно через три месяца. Эта складка кажется резкой разделительной линией, без промежуточной зоны между идеальной реставрацией и без нее вообще.
Некоторые детские хирурги, такие как Майкл Блейхер из нью-йоркской больницы Маунт Синай, настолько уверены в безошибочности процесса, что заканчивают ампутацией кончика пальца, который просто держится за кусочек плоти. Потерянный восстановится так же хорошо, как новый, в то время как тот, который был просто изуродован, заживет как культя или с тяжелыми рубцами.
отрастание кончиков пальцев - это настоящая многотканевая регенерация. Появляется бластема, которая дифференцируется в кости, хрящи, сухожилия, кровеносные сосуды, кожу, ноготь, кутикулу, отпечаток пальца, двигательный нерв и полдюжины специализированных окончаний сенсорных нервов в коже. Подобно регенерации конечностей у саламандр, этот процесс происходит только в том случае, если рана не закрыта лоскутом кожи, как при обычном хирургическом лечении. Иллингворт и ее коллега Энтони Баркер с тех пор измерили отрицательный ток травмы, исходящий из культи.
К сожалению, естественная замена была принята лишь в нескольких больницах. Блейхер сетует на сопротивление своих коллег доказательствам: "Упомяните об этом молодым ординаторам, только что ознакомившимся с программой обучения, и они посмотрят на вас как на сумасшедшего. Опишите это на больших приемах или в других учреждениях, и вам скажут, что это полная чушь ". Почти все хирурги вместо этого цепляются за более яркие и значительно более дорогие, но менее эффективные микрохирургические методы или простые швы и низкорослые пальцы.
Это открытие и наши собственные исследования показали, что потенциал по крайней мере некоторой искусственной регенерации у молодых млекопитающих явно достаточно велик. Но как насчет тех, кто нуждался в этом больше всего — нас, пожилых людей, чьи части тела с большей вероятностью были повреждены или сломаны? Ответ пришел неожиданно, несколько лет спустя, и показал тщетность слишком жесткого следования своему первоначальному плану. Ученый должен быть свободен следовать неожиданным путям по мере их появления.
Я всегда ожидал, что каждый из моих коллег, будь то студент или состоявшийся исследователь, займется каким-нибудь независимым проектом, не связанным с нашей совместной работой. В 1979 году молодой ассистент по имени Джеймс Каллен (ныне доктор анатомии в больнице Сиракуз, штат Вирджиния) предложил изучить, что произойдет, если имплантировать нервы в костный мозг крыс. Джим считал, что нервы должны стимулировать формирование новой кости в полости костного мозга. Поскольку идея казалась логичной, а методика могла бы дополнить разработанные нами к тому времени электрические устройства для заживления костей, я посоветовал ему продолжить.
Джим сразу же столкнулся с техническими проблемами. Он мог легко извлечь седалищный нерв крысы из задней лапы, но ввести его в полость костного мозга через отверстие, просверленное в бедренной кости, было все равно что пытаться просунуть прядь раскисших спагетти в замочную скважину. Он просверлил два отверстия в бедренной кости, продев проволочный шов во внешнее, вверх по бедренной кости и через отверстие ближе к бедру. Затем он обмотал проволоку вокруг нерва и протянул ее в полость костного мозга, используя шовный материал. Однако, проделав несколько подобных операций, Джим решил, что должен быть лучший способ. Он решил ампутировать крысе заднюю лапу на полпути между бедром и коленом. Затем он мог бы просверлить отверстие в полости костного мозга чуть ниже бедра, провести через него шов и протянуть нерв вниз по полости и наружу через конец остатка кости. Это было намного проще и обеспечивало лучшее соединение нерва с костью, поэтому Джим подготовил таким образом несколько животных, но обнаружил, что нерв имел неприятную тенденцию отходить назад, от бедренной кости. Ампутация не смутила крыс; они энергично использовали культю, и это вызвало втягивание нерва.
У тех немногих животных, у которых нерв остался на месте, в полости костного мозга появилось интересное костное образование. Чтобы закрепить нерв и добиться такого же результата у других животных, Джим пришил нерв к коже, которую мы снова наложили на культю. Шов удерживал нерв на месте, все в порядке, но одно животное, обработанное таким образом, дало нам совершенно непредсказуемый и захватывающий результат: отсутствующая часть бедренной кости частично регенерировалась. Хотя это было достаточно удивительно, самым поразительным фактом было то, что Джим использовал группу лишних крыс примерно шестимесячного возраста. Эти крысы достигли зрелого возраста, когда считалось, что млекопитающие теряют все способности к регенерации, кроме заживления переломов. Что произошло?
При ближайшем рассмотрении выяснилось, что мы проделали дыру в коже, когда подшивали к ней нерв. Казалось, что нерв сросся с эпидермисом. Одним из условий нормальной регенерации конечности саламандры было нейроэпидермальное соединение, и, похоже, оно сформировалось спонтанно у нашей единственной удачливой крысы, когда две ткани были соединены хирургическим путем.
Мы изменили ход эксперимента, прооперировав других крыс, чтобы соединить седалищный нерв и эпидермис, предварительно соскоблив дерму. Мы использовали животных разного возраста. Результаты превзошли наши ожидания. Даже у старых крыс восстановились бедренные кости и большая часть окружающих тканей.
Это дало беспрецедентную возможность выяснить, что же такого важного было в нейроэпидермальном соединении. Мы подготовили одну группу животных с хирургическим нейроэпидермальным соединением точно так же, как и раньше. Мы подготовили вторую группу таким же образом, за исключением того, что мы пришили нерв к концу кости на расстоянии миллиметра от отверстия и без контакта с эпидермисом. Первая группа восстановилась, в то время как вторая группа показала нормальное заживление у крыс без роста. Однако важное наблюдение было получено из электрических измерений, которые мы проводили каждый день на культях. У тех животных, у которых сформировался нейроэпидермальный переход, мы обнаружили электрические потенциалы, следующие по той же кривой, которую я обнаружил у саламандры. Напряжение было примерно в десять раз выше, но схема была точно такой же. У животных, не имевших нейроэпидермального соединения, потенциалы имели ту же кривую, что и у нерегенерирующей лягушки.
Мы обнаружили, что специфическая электрическая активность, которая запустила повторную генерацию, была вызвана нейроэпидермальным соединением, а не простой массой нерва в конечности. Мое первоначальное предположение о том, что система прямого контроля тока у млекопитающих располагалась в нервах, теперь пришлось расширить, включив в нее также электрические свойства эпидермиса. Нервные волокна соединялись с клетками эпидермиса, как вилки с розетками, чтобы замкнуть точную цепь, необходимую для дедифференцирующего тока. Более того, поскольку нейроэпидермальное соединение располагалось над концом культи, оно постоянно производило бластемные клетки именно там, где это было необходимо, на растущем кончике. Таким образом, это открытие было чрезвычайно важным, поскольку оно неопровержимо доказало, что электрический ток является основным стимулом, запускающим процесс регенерации, и что он может действовать даже у млекопитающих.
Однако другой эксперимент показал нам непреодолимое препятствие. Удополнительной серии крыс мы сделали нейроэпидермальный переход не на конце ампутированной культи, а на боковой поверхности ноги. Там мы измерили те же "регенеративные" электрические изменения, но ничего не произошло. Роста не было. Это означало, что в этом месте не было чувствительных клеток - клеток, способных дедифференцироваться в ответ на ток. У млекопитающих, по-видимому, такие клетки были обнаружены только в костном мозге - редкой популяции клеток, служащей источником сырья, особенно у взрослых животных.
Это объясняло, почему мы так и не добились полного отрастания ни у одной из наших крыс. Результаты были типичными для неадекватной бластемы. В костном мозге было недостаточно чувствительных клеток, чтобы сделать бластему достаточно большой, чтобы образовалась целая нога. Перспективы полной регенерации конечностей у людей, таким образом, выглядели очень туманными - если только мы не сможем придумать способ сделать другие клетки электрически чувствительными, чтобы преобразовать их в деспециализированные клетки бластемы. К счастью, работая над совершенно другой проблемой, описанной в следующей главе, мы наткнулись на способ сделать именно это.
Часть 3. Наша скрытая целительная энергия.
Болезнь - это не сущность, а изменчивое состояние организма пациента, борьба между сущностью болезни и естественной тенденцией организма к самовосстановлению.
• Гиппократ Восьмой
Восемь. Серебряный жезл.
Когда Аполлон увел Энея с поля битвы под Троей, он за считанные минуты исцелил раздробленную бедренную кость героя. Без бога у постели больного процесс занимает от трех до шести месяцев, а иногда и терпит неудачу. Если кости не срастались, конечность раньше приходилось ампутировать после того, как жертва страдала год или более.
Только в 1972 году я почувствовал, что готов попробовать электрическую стимуляцию роста костей человека в таких случаях. Захари Б. (Берт) Фриденберг, Карл Брайтон и их исследовательская группа из Пенсильванского университета уже сообщали о первом успешном лечении электрическим током несращения за два года до этого, но, чтобы избежать возможных побочных эффектов, мы чувствовали, что должны дублировать естественный сигнал более точно, чем они, и мы не знали достаточно до окончания нашей работы по регенерации лап крыс. Как и Фриденберг, мы решили поместить отрицательный электрод между кусочками кости, но используя гораздо меньший ток и серебряный электрод, а не нержавеющую сталь. Мы думали, что серебро с меньшей вероятностью вступит в химическую реакцию с тканью и будет лучше пропускать электрический ток. В то время мы лечили пациента, состояние которого, казалось, требовало, чтобы мы попробовали новую процедуру.
Минус из-за роста, Плюс из-за инфекции.
Джим был в плохой форме. Призванный во время войны во Вьетнаме, он был непокорным солдатом. Он пережил свое турне по Вьетнаму и был переведен на военную базу в Канзасе в конце 1970 года. В канун Нового года он сломал обе ноги в автокатастрофе. В местной больнице ему сделали вытяжение, просверлив через кожу и кости штифты, чтобы скрепить части тела. Когда несколько дней спустя его перевезли в больницу базы, все штифты пришлось удалить из-за инфекции.
Врачи Джима не могли оперировать из-за бактерий, поэтому им пришлось довольствоваться гипсовой повязкой. Поскольку он сломал одну ногу ниже, а другую выше колена, ему понадобился огромный гипс, называемый двойным тазобедренным суставом. Он был полностью закован в гипс, от ступней до середины груди, в течение шести месяцев. К августу его левая голень зажила, но правая бедренная кость не прогрессировала вообще. Из отверстий диаметром в четверть дюйма, где были штифты, все еще вытекал гной, предотвращая операцию. В сентябре того же года его выписали по медицинским показаниям и доставили самолетом в больницу Сиракуз, Вирджиния.
Когда я впервые увидел его, он все еще был в большом гипсе, хотя теперь его левая нога была свободна. Половинки правой бедренной кости были совершенно свободны. В стандартной практике ничего не оставалось, как наложить гипс и надеяться. Еще через шесть месяцев надежда Джима почти угасла. Целый год он пролежал в постели, не имея возможности покинуть больницу даже для краткого визита домой. Он выместил свою ярость на посохе, затем впал в уныние и был не в состоянии смотреть в будущее, которое, казалось, больше не включало его правую ногу.
Затем Сал Барранко, молодой хирург-ортопед на последнем курсе ординатуры, был направлен ко мне из медицинской школы. Когда он недолго работал со мной два года назад, он уже был хорошим врачом — умным, трудолюбивым и действительно заинтересованным в своих пациентах. Он взял на себя заботу о Джиме, провел с ним много часов, разговаривая, и договорился о консультации. Казалось, ничто не помогало. Джим все дальше и дальше отдалялся от нас.
Сэл всегда интересовало, что происходит в лаборатории. На самом деле, я часто пытался заинтересовать его карьерой преподавателя и исследователя, но он предпочитал хирургию и ее плоды в виде непосредственной помощи людям. В феврале 1972 года, когда мы приближались к клинической стадии с нашим костным стимулятором, Сэл сказал: "Знаете, доктор Беккер, вам действительно следует подумать об электрической стимуляции перелома Джима. Я не вижу, что еще осталось. Это его последний шанс.
Проблема заключалась в том, что ни один из пациентов Фриденберга не был инфицирован. Хотя септические штифтовые каналы Джима находились не прямо в месте перелома, они были слишком близко для комфорта. Если бы я возбудил эти бактерии во время операции по введению электродов, игра была бы проиграна. Более того, к настоящему времени стало очевидно, что электричество является наиболее важным стимулом роста клеток. Даже если бы оно приводило к исцелению, никто не мог быть уверен, что эти клетки будут делать в будущем. Они могут стать сверхчувствительными к другим раздражителям и позже начать злокачественный рост. Это был первый случай в истории медицины, когда мы могли запустить по крайней мере один тип роста по желанию. Я боялся начинать клиническую программу, которая могла бы понравиться публике и быть применена в больших масштабах до того, как мы узнаем достаточно об этой методике. Если катастрофические побочные эффекты проявятся позже, мы можем потерять импульс к революционному прогрессу в медицине. Я решил, что если я тщательно объясню, что мы собираемся сделать, со всеми вытекающими отсюда неопределенностями, и позволю пациенту выбирать, то с этической точки зрения я поступлю правильно.
Что касается инфекции, то в течение нескольких лет мы искали способ остановить рост. Мои эксперименты с Бассеттом на собаках в 1964 году показали, что точно так же, как мы можем активизировать рост отрицательным электричеством, мы можем отключить его положительным током. Если это правда, то это, очевидно, может иметь большое значение в лечении рака. Поскольку наша программа всегда была малообеспеченной и мы пытались сделать больше, чем нам выделяли гранты, мы не могли позволить себе дорогостоящее оборудование, необходимое для тестирования идеи на раковых клетках.
Нам пришлось довольствоваться бактериями.
В ходе предварительных тестов мы обнаружили, что серебряные электроды, будучи электрически положительными, убивают все типы бактерий в зоне диаметром около полудюйма, по-видимому, из-за положительных ионов серебра, попадающих в культуру под действием приложенного напряжения. Это было захватывающее открытие, потому что ни один антибиотик не действовал против всех типов бактерий. Я подумал, что если я вставлю серебряную проволочку в несращение Джима и область заразится, я смогу в качестве последнего средства сделать электрод положительным и, возможно, сохранить ногу еще на некоторое время. Конечно, положительный ток вполне может еще больше задержать заживление или фактически разрушить больше костей.
Я объяснил все это Джиму и сказал, что, если бы он пожелал, я бы это сделал. Я хотел, чтобы он знал, что процедура была непроверенной и потенциально опасной. Со слезами на глазах он умолял: "Пожалуйста, попробуйте, доктор Беккер. Мне нужна моя нога".
Два дня спустя мы с Сэлом сделали операцию через отверстие в гипсе. Перелом был полностью незакрепленным, без каких-либо признаков заживления. Мы удалили немного рубцовой ткани с кости и имплантировали электрод. Часть между концами кости представляла собой оголенный провод; остальная часть, проходящая через мышцы и выходящая из кожи, была изолирована таким образом, чтобы пропускать ничтожный отрицательный ток только к кости.
Инфекция не распространилась, и настроение Джима улучшилось. Три недели спустя, когда я совершал свой ежедневный обход, он сказал: "Я уверен, что это заживает. Я просто знаю это!" Я все еще нервничал, когда через шесть недель после операции пришло время вытаскивать электрод, снимать гипсовую повязку и делать рентген. Мне не о чем было беспокоиться. Мало того, что рентген показал много новой кости, но когда я сам осмотрел ногу, я больше не мог двигать переломом! Мы наложили Джиму гипс для ходьбы, и он впервые за шестнадцать месяцев выписался из больницы. Еще через шесть недель перелом зажил настолько, что мы смогли снять гипс, и Джим приступил к реабилитации своего колена, которое затекло от неиспользования.
Все штифтовые каналы, особенно ближайшие к разрыву, все еще кровоточили, и Джим спросил: "Почему бы не использовать серебряную проволочку на этом отверстии, чтобы убить инфекцию?" Тогда у меня все будет готово, и мне больше не придется беспокоиться о заражении остальной части кости ". Я был вынужден согласиться с его логикой. Если отверстие, проходящее через мышцу наружу, заживет, инфекция с большей вероятностью распространится внутри кости. Однако я сказал ему, что положительный ток может помешать заполнению отверстия костью, создав там постоянное слабое место.
Мы вставили электрод и использовали тот же ток, что и раньше, за исключением изменения его полярности. Я понятия не имел, как долго ему позволять работать, поэтому я произвольно вытащил его через неделю. Казалось, ничего особенного не произошло. Дренаж мог бы быть немного меньше, хотя и ненамного; но я боялся больше использовать положительный ток, опасаясь дальнейшего ослабления кости.
Джим выписался из больницы и не явился на следующий прием в клинику. Год спустя он вернулся без предупреждения, сказав, что просто путешествовал по Сиракузам и подумал, что я хотел бы посмотреть, как у него дела. Он ходил нормально, без боли, перенося весь вес на правую ногу. Он сказал, что дренаж прекратился через неделю после того, как он выписался из больницы, и больше никогда не возобновлялся. Рентген показал, что перелом полностью зажил, а место, где я обработал штифт, заполнилось новой костью. Место укола на другой ноге все еще было инфицировано, и я сказал, что мы сможем вылечить это за несколько дней, поскольку за это время мы усовершенствовали нашу технику. "Нет, мне нужно двигаться дальше", - ответил Джим. "У меня нет работы. Я не знаю, что я собираюсь делать, но я знаю, что не хочу больше проводить время в больницах".
Сэл окончил ординатуру через несколько месяцев после того, как Джима выписали в 1973 году, но перед отъездом все свободное время проводил в лаборатории, помогая нам тестировать бактерицидные электроды. В нескольких предыдущих отчетах упоминались противоречивые антибактериальные эффекты, некоторые при воздействии переменного тока, некоторые при отрицательном постоянном токе с использованием нержавеющей стали, но систематического изучения этого вопроса не проводилось. Мы испробовали серебряные, платиновые, золотые электроды, электроды из нержавеющей стали и меди, используя широкий диапазон токов, на четырех различных видах бактерий, включая золотистый стафилококк, один из самых распространенных и вызывающих наибольшие проблемы.
Вскоре мы смогли объяснить более ранние несоответствия: все пять металлов останавливали рост всех бактерий на обоих полюсах, пока мы использовали высокие токи. К сожалению, высокие токи также вызывали токсические эффекты — химические изменения в среде, газообразование и коррозию — для всех электродов, кроме серебряных. По-видимому, такие токи через большинство металлов "работали", отравляя как бактерии, так и близлежащие ткани.
Наши предварительные наблюдения оказались верными. Серебро на положительном полюсе убивает или дезактивирует все виды бактерий без побочных эффектов, даже при очень слабом токе. Мы также испробовали серебряные нити на бактериях, выращенных в культурах соединительной ткани и костного мозга мыши, и ионы уничтожили бактерии, не затронув живые клетки мыши. Мы были уверены, что это сделали ионы серебра, а не ток, когда обнаружили, что пропитанная серебром питательная среда убивала новые бактерии, помещенные в нее, даже после отключения тока. Единственным другим металлом, который оказывал какое-либо действие, было золото; оно действовало против стафилококка, но далеко не так хорошо, как серебро.
Конечно, о бактерицидном действии серебра было известно уже некоторое время. На рубеже веков серебряная фольга считалась лучшей инфекционно-профилактической повязкой для ран. В 1913 году выдающийся хирург Уильям Стюарт Холстед упомянул о многовековой практике введения в раны серебряной проволоки, а затем сказал о фольге: "Я не знаю ничего, что могло бы полностью заменить ее, и я не знаю никого, кто отказался бы от нее, если бы досконально ознакомился с техникой ее применения".
С появлением более эффективных препаратов для борьбы с инфекциями серебро вышло из моды, потому что его ионы прочно связываются с белками и, таким образом, не проникают в ткани дальше самой поверхности. Некоторые соединения серебра все еще находят специальное применение при некоторых инфекциях глаз, носа и горла, а Советы используют ионы серебра для стерилизации оборотной воды на борту своих космических станций, но по большей части медицина отказалась от этого металла. Однако наэлектризованное серебро обладает рядом преимуществ по сравнению с предыдущими формами. Никакие другие ионы, кроме серебра, не нагружают ткани. Ток "впрыскивает" ионы серебра дальше, чем это возможно при простой диффузии. Более того, он особенно хорошо подходит для применения против нескольких видов бактерий одновременно. Он убивает даже устойчивые к антибиотикам штаммы, а также действует при грибковых инфекциях.
Однако при обработке ран была одна большая проблема с техникой. Его эффект все еще был слишком локальным, простираясь всего на четверть дюйма от провода. Для больших площадей нам нужно было что-то вроде оконной сетки из серебра, но это было бы дорого и к тому же слишком жестко, чтобы придать форму контуру раны.
Мы проводили наши клинические эксперименты при финансовой поддержке международной компании по производству медицинского оборудования, которая производила наши "черные ящики" - аккумуляторные блоки со всеми их схемами, питающими наши электроды. Я обсудил эту проблему с молодым директором по исследованиям компании Джеком Тербиком, и несколько недель спустя он вернулся с увлекательным материалом. НАСА нуждалось в электропроводящей ткани, и небольшая производственная компания выпустила нейлоновую парашютную ткань, покрытую серебром. Ее можно было обрезать до любого размера и она была чрезвычайно гибкой.
Это сработало великолепно. Хотя ионы серебра по-прежнему проникали в него не более чем на четверть дюйма, мы могли бы использовать его для покрытия большой площади. Надеясь, что у нас, возможно, получится излечить два худших кошмара ортопедов — несращение и остеомиелит (костная инфекция), — мы изучили методику положительного серебра в лаборатории и продолжили использовать отрицательные электроды для стимуляции роста костей у отдельных пациентов. Новость распространилась через газеты и телерепортажи. К нам начали приезжать пациенты со всей страны, но из-за моей консервативной точки зрения мы не многих приняли для участия в экспериментальной программе. Я применил тот же критерий, что и раньше: лечение электротоком должно было быть последним шансом пациента.
Постепенно набираясь опыта, мы изучали литературу, чтобы оставаться в курсе работ других людей. По состоянию на 1976 год четырнадцать исследовательских групп использовали костные стимуляторы примерно у семисот пациентов при сращениях позвоночника и свежих переломах, а также при несращениях, и все это с кажущимися хорошими результатами.
К тому времени мы использовали наш электрический генератор только на тринадцати пациентах. Мы были единственными, кто использовал серебряные электроды, и, как оказалось, это был удачный выбор; все остальные использовали нержавеющую сталь, платину или титан. Мы использовали от 100 до 200 наноампер на сантиметр электрода, в то время как Брайтон и большинство других исследователей использовали от 10 000 до 20 000 наноампер. Низкий уровень приближался к естественному току, а также сводил к минимуму вероятность опасного побочного эффекта. Брайтон и Фриденберг обнаружили опасность инфицирования и раздражения тканей при подаче на свои сильноточные электроды напряжения более 1 вольта. Мы полагали, что этого не может произойти при нашей силе тока, но на всякий случай мы встроили сигнализацию, которая автоматически отключала наш блок, если напряжение в нем поднималось почти до 1 вольта.
К этому времени мы также ликвидировали еще несколько случаев остеомиелита, поменяв батарейку местами и сделав серебряный электрод положительным на день. Это выглядело безопасным. Перекрестных эффектов не было: при отрицательном токе провод не вызывал роста инфекционных бактерий, а при положительном - не разрушал костеобразующие клетки и не препятствовал их росту, когда мы переключали ток на отрицательный. Наша уверенность в этом методе возросла после одного из наших самых сложных случаев, который также заставил нас пересмотреть наши теории.
Приятные сюрпризы.
В декабре 1976 года в нашу клинику был направлен молодой человек для возможной ампутации. Джон был уроженцем северных лесов. Закаленный временем, он отнесся к проблеме философски. "Чему быть, того не миновать", - сказал он сквозь плотно сжатые губы. Тремя годами ранее он попал в аварию на снегоходе, сломав правую большеберцовую кость в трех местах, а также малоберцовую кость, меньшую по размеру кость голени. Его лечили в небольшой местной больнице, где в сломанные кости попала инфекция. Он перенес несколько операций по удалению омертвевшей кости и лечению инфекции, но бактерии продолжали распространяться. Он поступил к нам с еще не зажившим переломом и с длинной впадиной на передней поверхности голени, через которую можно было заглянуть прямо в мертвую и инфицированную кость. Он с трудом ходил в гипсе, доходящем до бедра. Он был женат, имел пятерых маленьких детей, и его нога, очевидно, была не единственным местом, где ему было трудно сводить концы с концами.
"Какого рода работой вы занимаетесь?" Я спросил его.
- Я ловлю ондатр, док.
- И это все? - спросил я.
- Это все, Док.
- Как, черт возьми, ты умудряешься носить этот гипс?
- Я надел резиновый набедренный ботинок поверх гипса, док.
Отлов ондатры - тяжелая работа, нелегкий способ заработать на жизнь даже для человека с двумя здоровыми ногами. "Джон, если тебе сделают ампутацию и ты будешь носить искусственную ногу, ты точно не сможешь этого сделать. Что ты будешь делать тогда?"
"Я не знаю — вероятно, социальное обеспечение. Возможно, я схожу с ума".
- Тебе действительно нравится работать в лесу, не так ли?
- Больше бы ничего не сделал, Док.
- Что ж, давай отправим тебя в больницу. Нужно что-то предпринять, и у меня есть идея, которая, возможно, позволит тебе сохранить ногу. Джон впервые улыбнулся.
В борьбе с инфекцией первым шагом было выявление врага - микробов. Рана Джона была настоящим зоопарком. В нем обитало по меньшей мере пять различных видов бактерий. Известно, что остеомиелит, даже при наличии только одного вида, трудно поддается лечению. Очень мало крови достигает костных клеток, поэтому как антибиотикам, так и собственным защитным средствам организма трудно попасть туда, где они необходимы. И даже если бы мы смогли ввести его в кость, ни один антибиотик не смог бы бороться со всеми микробами Джона. Даже смесь, вероятно, создала бы большую проблему, чем решила, поскольку любые бактерии, устойчивые к этой смеси, распространились бы подобно лесному пожару, когда другие, конкурирующие с ними, были бы убиты.
Рентгеновские снимки Джона были такими же хаотичными, как и посевы бактерий — повсюду были куски омертвевшей кости, которые абсолютно не заживали, — но сначала нам нужно было справиться с инфекцией. Поскольку нам пришлось бы использовать положительный ток довольно долго, я боялся, что мы разрушим часть кости, но я сказал Джону, что через шесть месяцев после того, как рана заживет, я верну его в больницу и использую отрицательный ток для стимуляции того, что осталось. Я ничего не мог обещать, и, поскольку я еще не опробовал серебристый нейлон на ране такого типа, мы могли столкнуться с неожиданными проблемами. Но Джон согласился со мной, что ему нечего терять, кроме своей ноги, которую, безусловно, пришлось бы оторвать, если бы мы не попробовали мой план.
Несколько дней спустя я обработал рану, удалив омертвевшие ткани и все сильно инфицированные или омертвевшие кости. После этого мало что осталось. Это была огромная рана, тянущаяся почти от колена до лодыжки. В операционной мы смочили большой кусок серебристого нейлона в физиологическом растворе и наложили его на рану. Он был обрезан с "хвостиком", служившим электрическим контактом, а также своего рода язычком, который мы могли держать сухим вне полости. Мы завернули ткань в пропитанную физиологическим раствором марлю, обернули ногу и подсоединили аккумулятор.
Первые два дня я с тревогой наблюдал за Джоном. Если и должны были произойти неприятности, то именно тогда, когда я их ожидал. На третий день он начал хорошо питаться, и ток начал спадать, что указывало на большее сопротивление на поверхности раны. Теперь пришло время сменить повязку. Мы были вне себя от радости, увидев, что серебро не проржавело и рана выглядела великолепно. Я осторожно взяла бактериальную культуру и наложила новую серебристую нейлоновую повязку.
На следующее утро Шэрон Чапин, выдающийся лаборант, принимавшая активное участие в некоторых исследованиях, показала мне бактериальные культуры. Количество бактерий резко сократилось. Я пошла сообщить Джону хорошие новости и снова сменить ему повязку, когда поняла, что могу научить его самостоятельно менять повязку каждый день. Для меня они отняли много времени, но у Джона было слишком много свободного времени, и он был больше всего заинтересован в том, чтобы сделать все возможное для своей ноги. Было приятно учить охотника на ондатр, который бросил школу в шестнадцать лет, проводить экспериментальную медицинскую процедуру. Он быстро научился, и примерно через день сам менял повязки и измерял ток. К концу недели он признался as, что справляется с работой лучше, чем l. Возможно, ему это удалось, потому что к тому времени все наши бактериальные культуры были стерильны — все пять видов были уничтожены. Мягкая заживающая ткань, называемая грануляционной тканью, разрасталась и покрывала кость. Через две недели все основание раны, которое представляло собой более восьми квадратных дюймов необработанной кости, было покрыто этим дружелюбным розовым ковром. Кожа тоже начала врастать, так что мы могли забыть о трансплантациях, которые, как мы думали, нам нужно будет сделать.
Я решил сделать рентген, чтобы посмотреть, сколько костей он потерял. Я с трудом мог поверить в увиденное. Там явно был какой-то рост костей! Мы обрабатывали дыру в гипсе, так что я понятия не имел, затянулся ли еще перелом. Не сказав Джону почему — я не хотел обнадеживать его, если ошибся, — я снял гипс, ощупал ногу и обнаружил, что все части склеились вместе. Джон наблюдал, и когда я закончил, он торжествующе поднял ногу в воздух. Она держалась прямо вопреки силе тяжести. Его ухмылка стала шире, чем восьмиполосное шоссе. "Я думал, вы сказали, что кость еще не срослась, док!" Мне никогда так не нравилось ошибаться, но я предупредил Джона, чтобы он не слишком волновался, пока мы не будем уверены, что хорошие новости подтвердятся. Я снова наложил ему гипс и продолжил лечение еще месяц, пока кожа не заживет. К тому времени рентгеновские снимки показали достаточный ремонт, чтобы гарантировать гипсовую повязку для ходьбы. Джон вышел из больницы на костылях и пообещал не бегать по болотам, пока я не скажу ему, что все в порядке. Он вернулся только через два месяца. Гипс был в лохмотьях, и он вошел без костылей, всем улыбаясь. Последний рентген подтвердил это: заживление было почти завершено, и Джон вернулся в дебри.
К середине 1978 года мы успешно пролечили четырнадцать пациентов с остеомиелитом с помощью положительной серебряной проволочной сетки. Забавно было то, что в пяти из них мы излечили несращения в качестве "побочного эффекта" вообще без какого-либо отрицательного тока. Очевидно, пришло время пересмотреть нашу идею о том, что только отрицательное электричество способствует росту, а положительное тормозит его.
Энди Марино, Джо Спадаро и я обсудили это. Если свести технику стимуляции постоянным током к ее основам, то все, что вам было нужно, - это электрод, который не вступал бы в реакцию с тканевой жидкостью, когда по нему не проходил ток. Поскольку отрицательный электрод не выделяет ионов, любой инертный металл, такой как нержавеющая сталь, платина или титан, будет работать с такой полярностью. Но из нашей лабораторной работы мы знали, что ситуация совсем иная на положительном полюсе, где ток выталкивает заряженные атомы металла в близлежащую среду. Мы решили, что рост бактерий на положительном электроде предотвращается химическими, а не электрическими процессами. В таком случае, возможно, полярность не имела значения для усиления роста. Мы предположили, что, поскольку ионы серебра нетоксичны для клеток человека и электрический аспект был правильным, мы непреднамеренно вырастили кость с положительным током. Эта идея оказалась совершенно неверной, но мы вернемся к этой истории в свое время.
Джо, который всегда был увлечен историей науки, теперь обнаружил, что ни одна из современных исследовательских групп не была первой, кто электрически стимулировал восстановление костей. Мы все были побеждены более чем 150 годами. Еще в 1812 году доктор Джон Берч из больницы Святого Фомы в Лондоне использовал электрошок для лечения несращения большеберцовой кости. Доктор Холл из Йорка, штат Пенсильвания, позже использовал постоянный ток через электроакустические иглы для пункции с той же целью, и к 1860 году доктор Артур Гарратт из Бостона заявил в своем учебнике по электротерапии, что за те несколько раз, когда ему приходилось пробовать этот метод, он ни разу не подводил. Из-за высокого уровня развития электротехники в то время мы не знали, какой ток использовали эти врачи. Однако полярность, по-видимому, не имела значения, и они использовали золотые электроды, которые были почти такими же нетоксичными на положительном полюсе, как серебряные.
Понимая, что мы все еще не знаем о замке контроля роста столько, сколько думали, мы продолжили использовать серебряный ключ. По меньшей мере семьдесят пациентов с костными инфекциями в настоящее время прошли курс лечения нейлоном silver, в том числе двадцать в Медицинской школе Университета штата Луизиана в Шривпорте, куда Энди Марино попал после закрытия нашей лаборатории в 1980 году. В некоторых из наших первых случаев мы заметили выделения, выступающие из тканей и прилипающие к сетке, когда мы меняли повязки. Мы думали, что это "реактивный" экссудат — от раздражения током, — пока однажды, во время небольшой задержки в операционной, я не отправил его образец в патологоанатомическую лабораторию. Он был заполнен таким разнообразием клеток, что нам пришлось исключить простую реакцию на раздражение. Вместо этого там было множество примитивно выглядящих типов клеток, похожих на активный костный мозг детей. Однако пациенты были уже давно в этом возрасте, и, кроме того, полости их костного мозга были закрыты рубцовой тканью от незаживших и инфицированных повреждений костей. Нам пришлось рассмотреть другой источник.
Экссудат появился одновременно с грануляционной тканью, которая состоит в основном из фибробластов, вездесущих соединительных клеток, составляющих основную часть большинства мягких тканей. Поскольку экссудат также содержал некоторое количество фибробластов, мы решили посмотреть, не возникли ли из них незнакомые типы в результате метаморфозы.
Мы приготовили серию чашек для культивирования с тремя отделениями и поместили в каждую стандартную колонию изолированных чистокровных мышиных фибробластов. В одну секцию мы помещаем положительный серебряный электрод, в другую - отрицательный электрод, а в третью - кусок серебряной проволоки, ни к чему не подсоединенный.
В клетках, расположенных непосредственно рядом со всеми тремя проводниками, цитоплазма приобрела аномальную структуру в ответ на ионы растворенного серебра, которые мигрировали всего на сотую долю миллиметра. Никаких других эффектов в контрольных камерах или камерах с отрицательным током не наблюдалось.
Однако вокруг положительных полюсов эта область сменилась областью большой активности на расстоянии 5 миллиметров со всех сторон. Выполняя свою работу по удержанию веществ вместе, фибробласты имеют характерную заостренную форму с длинными липкими ответвлениями, простирающимися во всех направлениях. В этой области, где ионы серебра приводились в движение электрическим током, многие клетки приняли статичную шаровидную форму, в которой митоз не происходил. Казалось, они находились в состоянии анабиоза, свободно плавая вместо того, чтобы, как обычно, прилипать к другим ячейкам или стенкам посуды. Среди них было много безликих клеток с увеличенными ядрами, конечных продуктов дедифференцировки. По мере прохождения теста все больше и больше округлых фибробластов превращалось в полностью деспециализированные клетки. За 5-миллиметровой линией была пограничная зона с частичными изменениями, за которой следовала область нормальных заостренных фибробластов. Дедифференцированные клетки обычно делятся быстро, но эти этого не сделали, возможно, потому, что они находились в пластиковой чашке, удаленной от нормальных раздражителей организма животного. В течение суток после отключения тока клетки слиплись в кусочки псевдоткани, которые выглядели как молодой "костный мозг", который мы видели в экссудате. Через две недели все они вернулись к зрелым фибробластам, предположительно потому, что регулярное повторное размещение питательной среды к тому времени вымыло все ионы серебра.
Чтобы узнать больше об этих удивительных изменениях, мы изучили кусочки самой грануляционной ткани, взятые у пациентов, получавших серебристый нейлон. Мы поместили образцы в чашки для культивирования и наблюдали за их ростом. Без фактора серебра мы ожидали бы увидеть популяцию медленно пролиферирующих фибробластов. Однако эти клетки быстро росли, производя разнообразный и удивительный ассортимент примитивных форм, включая полностью дедифференцированные клетки, округлые фибробласты и амебоподобные клетки. Самыми странными из всех были гигантские клетки, которые выглядели почти как оплодотворенные яйцеклетки, очень активные и с несколькими ядрышками. (Ядрышко "маленькое
ядро" внутри собственно ядра.) Когда другие клетки сталкивались с клетками-гигантами, клетки меньшего размера часто раскалывались и освобождали свои ядра от гигантов. Через две недели эти разнообразные клетки слились в аморфную массу примитивных клеток, очень напоминающую бластему, а еще через неделю, когда серебро вымылось, все они превратились в степенные, трезвые фибробласты, действующие так, как будто ничего не произошло.
Основное различие между двумя экспериментами заключалось в том, что второй начинался с клеток, которые уже подвергались воздействию положительных ионов серебра в организме человека. Их быстрый рост и неспециализированные формы наводили на мысль, что фибробласты в первом эксперименте на самом деле были дедифференцированными. Еще предстоит выяснить, что именно делают различные формы, но очевидно, что в совокупности они глубоко стимулируют заживление мягких тканей способом, который не похож ни на один известный естественный процесс. Мы провели контролируемое исследование улучшения заживления на свиньях, поскольку их кожа физиологически наиболее близка к коже человека. Положительный серебристый нейлон ускорил заживление измеренных кожных ран на спинах животных более чем на 50 процентов по сравнению с идентичными контрольными ранами, полученными на спинах тех же животных в то же время.
Мы наиболее четко увидели положительный потенциал серебра для спасения жизни в нашем опыте с пациентом по имени Том в 1979 году. Тому сделали огромные дозы рентгеновских лучей по поводу рака гортани, и позже его гортань пришлось пересадить повторно. Из-за радиации окружающие ткани были беспомощны против инфекции, а кожа и мышцы всей его шеи буквально растворились, превратившись в ужасную рану. Лечивший его врач по ушам, носу и горлу умолял меня попробовать нейлон, и я согласился после того, как лечащий врач получил разрешение, подписанное заведующим его отделением. После месяца лечения электрифицированным серебром инфекция исчезла, и заживление прогрессировало, рана полностью зажила в общей сложности за три месяца, хотя вскоре Том умер от опухолей в других частях своего тела. В том же году я сообщил об этом случае на небольшом собрании Национальных институтов здравоохранения. Один врач, который сказал, что никогда не слышал ни о каком сравнимом исцелении такой серьезной раны, был тронут и воскликнул, увидев мои слайды: "Я был свидетелем чуда!".
Возможно, мы лишь поцарапали поверхность медицинского блеска positive silver. Это уже потрясающий инструмент. Он стимулирует костеобразующие клетки, излечивает наиболее стойкие инфекции, вызванные всеми видами бактерий, и стимулирует заживление кожи и других мягких тканей. Мы не знаем, может ли лечение вызвать исцеление в других частях тела, но такая возможность существует, и в этом волшебном кадуцее могут скрываться другие чудеса. Незадолго до того, как наша исследовательская группа была расформирована, мы изучали злокачественные клетки фибросаркомы (раковые фибробласты) и обнаружили, что электрически введенное серебро приостанавливает их неконтролируемый митоз. Самое главное, что этот метод позволяет производить большое количество дедифференцированных клеток, преодолевая главную проблему регенерации млекопитающих — ограниченное количество клеток костного мозга, которые дедифференцируются в ответ только на электрический ток. Каким бы ни был его точный механизм действия, электрически генерируемый ион серебра может производить достаточное количество клеток для образования бластемы у человека; это восстановило мою веру в то, что у человека может быть достигнута полная регенерация конечностей и, возможно, других частей тела.
Однако остается много вопросов. Мы не знаем, как измененные клетки ускоряют заживление или как серебро изменяет их. Мы не знаем, чем электрически произведенные ионы серебра отличаются от обычных растворенных ионов, только то, что они отличаются. Они вызывают реакции, сильно отличающиеся от фибробластных, и клетки, на которые воздействуют растворенные ионы вблизи электрода, не могут дедифференцироваться в ответ на наэлектризованное серебро. Наиболее важным является поиск возможных отсроченных побочных эффектов.
Эти вопросы срочно нуждаются в исследовании некоторыми хорошими электрохимиками, но работа не ведется. Вероятно, нам повезло, что мы не обнаружили этого эффекта в нашем первом раунде лабораторных испытаний серебряных электродов. Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами разрешило нам протестировать антибактериальный метод на отдельных пациентах, потому что мы не обнаружили токсичности и потому что нескольких часов в день было достаточно. Утверждение о том, что одни и те же электроды, работающие в течение более длительного времени, могут стимулировать заживление, было настолько смелым заявлением, что в разрешении, вероятно, было бы отказано. Однако на данном этапе нам крайне необходимо достаточно воображения со стороны спонсоров исследований, чтобы проследить за этими выводами в
лаборатории, делая лечение доступным уже сейчас для тех немногих отчаявшихся, у кого нет другой надежды.
Рынок переломов.
Что все это дает нам в нашем понимании заживления костей с помощью электричества? Боюсь, мы не намного в лучшем положении, чем врачи девятнадцатого века, которые лишились этого эффективного метода лечения, потому что никто не понимал его достаточно хорошо, чтобы защищать от противников электротерапии. Конечно, сегодня у нас есть больше кусочков головоломки, но у нас все еще нет полной картины того, как работает любой из конкурирующих методов.
Помимо наших слаботочных серебряных электродов, существуют еще два основных типа стимуляторов роста костей. Фриденберг и Брайтон сначала просунули свои жесткие проволоки из нержавеющей стали через отверстия, просверленные в кости рядом с переломом. В настоящее время у многих пациентов используется "полуинвазивный" метод — введение электродов через плоть в место перелома под местной анестезией; для большой кости может потребоваться несколько электродов. Они подключены к автономному батарейному блоку, встроенному прямо в гипсовую повязку. Фриденберг и Брайтон запатентовали свое изобретение, и теперь оно одобрено FDA и продается. Примерно три четверти групп, лечащих пациентов, используют те или иные вариации на эту тему.
Австралийские исследователи под руководством Д.К. Паттерсона разработали спиральный титановый электрод, который помещается в выемки в кости по обе стороны от перелома. Теперь он также одобрен FDA и продается на рынке. Поскольку это устройство, батарейный блок и все остальное, должно быть имплантировано и удалено в ходе двух отдельных операций, и поскольку электрод обычно приходится оставлять в кости, могут возникнуть поздние осложнения.
Другие использовали совершенно иной подход, используя импульсные электромагнитные поля (PEMF) для наведения токов в области перелома извне тела. Самые известные сторонники этого метода, Эндрю Бассетт и электрохимик Артур Пилла, работали вместе в Ортопедических исследовательских лабораториях Колумбийского Пресвитерианского медицинского центра в Нью-Йорке до 1982 года; Пилла сейчас находится в Медицинском центре Маунт Синай. Они разработали пару электромагнитных катушек, заключенных в пластиковые прокладки, подключенных к генератору размером с книгу, который подключается к настенной розетке.
Поэкспериментировав с широким спектром импульсных полей, Бассетт и Пилла обнаружили четыре, которые стимулируют заживление переломов. Тот, который работает лучше всего, который теперь также одобрен и доступен в продаже, производится электромагнитами, приводимыми в движение переменным током, подаваемым пачками импульсов. Хотя это устройство привязывает пациента к электрической розетке на двенадцать часов в сутки (в основном, конечно, во время сна), оно полностью позволяет избежать хирургического вмешательства и сопутствующих рисков.
Самое забавное, что все три метода — слаботочный, сильноточной и PEMF — похоже, работают одинаково хорошо. С тех пор как FDA одобрило их в конце 1979 года, показатели успеха стабилизировались примерно на уровне 80 процентов.
Что касается двух электродных методов, я полагаю, что некоторые эксперименты, проведенные нами в 1977 и 1978 годах, показали, почему они оба работают. Когда мы расположили все отчеты в порядке от наименьшего тока к наибольшему, мы обнаружили узкую полосу низких токов и широкую полосу более высоких, чем у 177 Серебряных палочек, которые сработали, разделенные промежуточным диапазоном, который вышел из строя. Мы протестировали различные несеребряные электроды на животных и обнаружили, что при эффективных токах все они вызывают некоторые электрохимические изменения даже на отрицательном полюсе. Помимо других продуктов, они создавали различные высокореактивные ионы, называемые свободными радикалами, необходимые в клеточной химии, но в избытке также разрушительные. Эти радикалы раздражают клетки, и, поскольку любое непрерывное раздражение стимулирует костеобразующие клетки откладывать новую матрицу в целях самозащиты, мы пришли к выводу, что методы с более высоким током срабатывали в первую очередь за счет такого раздражения. И наоборот, я считаю, что слаботочные серебряные электроды стимулируют формирование кости напрямую - путем дедифференцировки клеток костного мозга, а возможно, также путем стимуляции клеток надкостницы.
Сначала исследования PEMF предположили, что катушки работают, индуцируя в тканях электрические токи, которые изменяют проницаемость клеточных мембран для кальция. В большинстве несращений появилось, по крайней мере, небольшое количество костной мозоли, состоящей из коллагеновых волокон, но по какой-то причине она не перешла в следующую стадию, на которой на волокнах образуются кристаллы апатита. Работа Пиллы и Бассетта предположила, что токи, индуцируемые импульсными полями, заставляют клетки каллуса поглощать большое количество кальция. Позже, когда спирали были отключены, рассуждали они, клетки выбросили этот кальций наружу, среди коллагеновых волокон, и кристаллы апатита, наконец, образовались там, где им и положено быть.
Их эксперименты вселили надежду на то, что другие формы волн могут регулировать прохождение через мембрану других ионов или даже контролировать транскрипцию ДНК и синтез белка. Казалось, что эти токи, индуцируемые полем, могут действовать как "голосовые связки", позволяя нам "разговаривать" с ядром клетки через мембрану, подобно тому, как звуковые волны связываются с мозгом через ухо.
ПЭМФ на самом деле индуцирует токи такого типа, которые в норме никогда не встречаются в организме. Каждый импульс создает миллионы крошечных вихревых токов, кратковременно текущих по кругу. Когда магнитное поле расширяется в началеимпульса, токи движутся в одном направлении; когда оно спадает, они меняются на противоположные. Однако последние исследования поставили под сомнение идею о том, что эти токсины влияют на специфические клеточные процессы. Скорее всего, искусственные магнитные поля, изменяющиеся во времени, непосредственно активируют клетки, ускоряя скорость их митоза, как более подробно обсуждается в главе 15.
Вы можете спросить: "Пока что-то работает, зачем придираться к тому, как именно?" Мой ответ заключается в том, что понимание того, как это делается, является нашей лучшей надеждой на правильное использование инструмента, не создавая впоследствии нашим пациентам других проблем. Вставляя наши собственные неологизмы в тонкую грамматику cell, мы автоматически рискуем исказить ее непредвиденным образом.
На данный момент мы похожи на слепых людей, пересекающих минное поле. Ускоренный митоз является признаком злокачественности, а также заживления, и длительное воздействие изменяющихся во времени электромагнитных полей было связано с повышением частоты развития рака у людей. Бассетт обесценил потенциальные опасности, сказав: "Вы испытали бы почти такую же напряженность поля, стоя под лампой дневного света". Однако люминесцентная лампа вполне может ощущаться как прожектор для клеток, которые могут видеть наноамперы тока. Один из главных уроков биоэлектромагнетизма на сегодняшний день заключается в том, что чем меньше, тем чаще.
С другой стороны, слишком легко предположить, что "естественное лучше". Поскольку это подтвердило бы наш слаботочный метод, я, конечно, надеюсь, что это правда, но факт остается фактом: введение электродов в кость само по себе является очень неестественным действием. Стимулирование заживления за пределами нормальных пределов процесса в конечном итоге может привести к меньшим рискам. Пока данные свидетельствуют об обратном, но мы пока не знаем наверняка. Вот почему я продолжаю подчеркивать необходимость действовать медленно, используя эти хитроумные приспособления только тогда, когда все остальное потерпело неудачу, пока мы не поймем их лучше.
Наиболее насущной необходимостью является поиск возможных злокачественных последствий. Насколько я знаю, на сегодняшний день я провел единственное подобное исследование с электродами — одно простое исследование культуры ткани без грантовой поддержки, используя деньги, которые я сэкономил от нашего последнего исследовательского проекта, финансируемого производителем батарейного блока. Я предлагал более масштабные тесты различным грантодающим агентствам до закрытия нашей лаборатории, но каждый раз получал отказ.
Я подвергал стандартные культуры клеток фибросаркомы человека воздействию 360 наноампер с электродов из нержавеющей стали. Я пробовал это пять раз, и каждый раз наблюдалось трехкратное увеличение популяции клеток на обоих электродах. Даже для раковых клеток это поразительный рост за такое короткое время. Насколько мне известно, ни один из разработчиков или маркетологов электродных устройств не решил повторить этот тест или попробовать свой собственный, несмотря на простоту выполнения работы и тот факт, что у них достаточно денег. Какие бы доказательства по этому поводу ни были представлены FDA, они не были обнародованы. Однако после того, как оценочная комиссия дала коммерческое одобрение, несколько ее членов выразили опасения, что эта возможность не была должным образом проверена. Таким образом, на данный момент я должен сделать вывод, что сильноточные электроды могут усиливать рост любых ранее существовавших опухолевых клеток на электрическом пути — в отличие от слаботочного серебра, которое при отрицательном воздействии не оказывало никакого эффекта, а при положительном приостанавливало митоз раковых клеток в нашей лаборатории.
Что касается PEMF, Бассетт и Пилла считают, что только клетки в процессе заживления, пошедшем наперекосяк, могут "слышать" свою волновую форму, поэтому они не учитывают идею усиления эффекта отмены. Они утверждают, что не обнаружили PEMF, которые вызывают или ускоряют злокачественный рост; напротив, Пилла и онколог Ларри Нортон из Маунт-Синай говорят, что они нашли по крайней мере один, который, по-видимому, подавляет его у лабораторных животных. Однако это утверждение имеет серьезные недостатки из-за разницы между воздействием магнитного поля на все животное целиком и направлением того же поля на небольшую область вокруг перелома (см. Главу 12). Более того, в 1983 году Акамине, японский исследователь-ортопед, сообщил, что импульсные магнитные поля, используемые для заживления костей, резко увеличивают скорость митоза раковых клеток. Те же самые поля ингибировали возвращение таких "стимулированных" раковых клеток в более нормальное состояние. Таким образом, PEMF, как и сильноточные методы лечения, по-видимому, усиливает рост рака.
Примерно за последнее десятилетие электробиологи многое узнали о воздействии изменяющихся во времени электромагнитных полей (в отличие от стационарных полей) на живые ткани. Мы рассмотрим эти открытия в главах 14 и 15. Имеющиеся на сегодняшний день данные указывают на то, что PEMF работает за счет увеличения скорости митоза заживающих клеток, а не за счет изменения метаболизма кальция. Если это так, то он никак не может отличить клетки, заживляющие кости, от любого другого типа. Это ускорит рост любой клеточной системы, которая активно растет; это включает в себя не только заживающие ткани, но также эмбриональные и злокачественные ткани.
При нынешних темпах фундаментальных исследований у нас не будет прямых доказательств того, являются ли электрические лечебные стимуляторы причиной возникновения рака у людей, до тех пор, пока не пройдет два-три десятилетия. Мы могли бы выяснить это гораздо раньше, проведя простые эксперименты на животных с более короткой продолжительностью жизни. Пока мы не получим окончательного ответа, я утверждаю, что все три метода должны оставаться доступными в качестве последнего средства для предотвращения потери конечности, но я потрясен их растущим использованием для ускорения ортодонтии или заживления свежих переломов.
К сожалению, тенденция не позволяет проявлять осторожность. К тому времени, когда эта книга будет опубликована, десятки тысяч пациентов получат лечение с помощью этих устройств, причем многие в качестве первого, а не последнего средства. На недавней встрече с ортопедами я узнал, что еще четыре компании надеются вывести на рынок новые модели. Несколько компаний просили меня проконсультировать их, но я пока не нашел ни одной, которая хотела бы приступить к каким-либо серьезным исследованиям. Без такого обязательства я отказываюсь принимать участие в какой-либо битве продавцов. Я никогда даже не пытался запатентовать слаботочный метод получения серебра, потому что медицинское устройство обычно не считается патентоспособным, если проведенные с его помощью исследования были проведены научным сообществом и опубликованы для всеобщего ознакомления. На мой взгляд, спешка на рынок может быть только
порождать юрисдикционные споры и обеспечивать сохранение важных результатов в качестве государственной тайны.
Электрический остеогенез может стать первым шагом в новую эру медицины. Через несколько лет мы, возможно, будем знать, как использовать эти методы для восстановления суставного хряща или даже замены целых суставов, а также для исправления различных дефектов роста костей. В более отдаленном будущем мы, возможно, сможем распространить регенерацию по мере необходимости почти на все ткани человека. Впервые врач теперь может управлять природой, хотя и в небольшой степени, а не играть роль ее беспомощного слуги. Мы должны использовать эту силу с умом. Мы подключаемся к самой мощной силе во всей биологии. Если мы будем безответственно относиться к этому, мы рискуем снова выйти из строя, что может на много лет отодвинуть славное будущее медицины.
Девять. Дерево органов.
"Я еще не видел ни одной проблемы, какой бы сложной она ни была, которая при правильном взгляде на нее не становилась бы еще сложнее", - однажды заметил писатель-фантаст Пол Андерсон. В определенной степени это верно и в отношении регенерации. Сложная природа по-прежнему более чем соответствует нашим тончайшим гипотезам. И все же сейчас мы достигли того оазиса науки, который мы называем промежуточным пониманием, когда данные начинают вставать на свои места, и мы можем ощутить структуру ребуса по заполненным нами пробелам.
В конечном счете мы должны соотнести все, что мы узнаем о регенерации, с общей системой коммуникации между клетками, поскольку повторный рост - это лишь частный случай совместной сплоченности, которая составляет суть многоклеточной жизни. Эта коммуникационная система включает в себя подсистемы ген-белок-фермент, которые управляют специализацией клеток и объединяют их химические пути обмена в бесперебойно работающие ткани и органы, но выходят за их рамки. Во время эмбрионального развития клетки, в которых появятся мышцы, должны получать инструкции из окружающей среды, предписывающие им подавлять все гены, кроме мышечного генома, или субкода. Во многих тканях, возможно, во всех, химические индукторы из ранее сформированных тканей выполняют эту задачу, шаг за шагом проводя эмбриональные клетки через стадии дифференцировки.
тион. Однако химические реакции и переход соединений из клетки в клетку не могут объяснить структуру, такую как выравнивание пучков мышечных волокон, правильную форму всей мышцы и ее точное прикрепление к костям. Молекулярная динамика, простые градиенты диффузии, не могут объяснить анатомию. Система управления, которую мы ищем, объединяет все уровни организации, от своеобразных, но правильных очертаний организма-норы до точно спроектированных элементов ее микроструктуры. ДНК-РНК-аппарат - это не весь секрет жизни, а своего рода компьютерная программа, с помощью которой настоящий секрет, система управления, выражает свой паттерн в терминах живых клеток.
Этот паттерн является частью того, что многие люди подразумевают под душой, которую пытались объяснить столь многие философии. Однако большинство предложенных ответов не были связаны с физическим миром биологии таким образом, чтобы это давало почву для эксперимента. Как и многие попытки, последнее крупное научное предположение, морфогенетическая область, предложенная Полом Вайсом в 1939 году, была всего лишь повторной постановкой проблемы, хотя и полезной. Вайс предположил, что развитием руководит какое-то поле, проецируемое из оплодотворенной яйцеклетки. По мере того как делящаяся клеточная масса превращалась в эмбрион, а затем во взрослую особь, поле меняло свою форму и каким-то образом вело клетки вперед.
Проблема заключалась в том, что было слишком много "как-нибудь". Даже если принять измерения электрического L-поля, которые Берр в значительной степени игнорировал, и допустить, что это может быть морфогенетическое поле (возможность, которую Вайсс догматически отвергал), все равно не было способа сказать, откуда берется L-поле и как оно действует на клетки. Не было также объяснения того, как, если поле является эманацией клеток, оно также может направлять их при создании животного или растения. Применяя эту идею к регенерации, биологи столкнулись с сопутствующей и, казалось бы, непреодолимой проблемой: как более или менее равномерный отток энергии может нести достаточно информации для характеристики конечности или органа. Учитывая сложность биологических структур, это было даже сложнее, чем представить, как поле может
"каким-то образом" выживало, когда та часть, к которой оно относилось, отсутствовала.
Однако морфогенетическая область больше не обязана учитывать все. Признание дедифференцировки позволяет нам разделить процесс восстановления на две фазы и лучше понять каждую из них. Первая фаза начинается с очистки раны от остатков фагоцитов (расы белых кровяных телец-мусорщиков) и завершается дедифференцировкой ткани с образованием бластемы. Повторная дифференциация и упорядоченный рост необходимой части составляют вторую фазу.
Такое упрощение проблемы должно дать биологам ощущение выполненного долга, поскольку первый этап теперь хорошо понятен. После фагоцитоза, в то время как другие ткани отмирают на небольшом расстоянии от линии ампутации, клетки эпидермиса делятся и мигрируют через конец культи. Затем, когда этот эпидермис утолщается в апикальную шапочку, нервные волокна разрастаются наружу и подразделяются, образуя отдельные синапсообразные соединения - нейроэпидермальный переход (NEJ) - с клетками шапочки. Это соединение передает или генерирует простой, но высокоспецифичный электрический сигнал у регенерирующих животных: несколько сотен наноампер постоянного тока, первоначально положительный, затем изменяющийся в течение нескольких дней на отрицательный.
Гормон гипофиза пролактин, то же самое вещество, которое стимулирует выделение молока у кормящих матерей, по-видимому, повышает чувствительность клеток к электрическому току. Затем сигнал заставляет близлежащие клетки дедифференцироваться и образовывать бластему, по-видимому, изменяя способ прохождения клеточными мембранами ионов кальция. Подтвердив результаты нашей работы с клетками крови лягушки, Арт Пилла продолжил производить те же изменения, используя импульсный постоянный ток для создания волны ионов кальция, текущей по чашке для культивирования. Затем Стив Смит подтвердил важность кальция, предотвратив дедифференцировку с помощью соединения, блокирующего кальций, и возобновив ее с помощью другого вещества, которое усиливает прохождение ионов кальция. Работая вместе, Смит и Пилла затем использовали ту же форму волны PEMF, которая сейчас используется в клинической практике, чтобы почти удвоить скорость регенерации конечностей саламандр, полностью предотвращая ее с помощью другого рисунка пульса. Широко распространенная недавняя работа над кальций-связывающими белками, такими как кальмодулин, сделала совершенно очевидным тот факт, что электрический контроль движения кальция через клеточные мембраны направляет обмен веществ между этими белками, который, в свою очередь, контролирует всю генетическую и метаболическую деятельность клетки.
Хотя имеющиеся данные и не являются окончательными, они свидетельствуют о том, что ток протекает через клетки промежности, а не через сами нейроны (см. Главу 13). Это несколько типов клеток, которые полностью окружают каждую нервную клетку, заключая все периферические волокна в оболочку и составляя 90 процентов мозга. Ящерицы могут заменять свои хвосты без использования спинного мозга, при условии, что эпендима, или периневральные клетки, окружающие спинной мозг, остаются неповрежденными, а эпендимная ткань, пересаженная на культи ног, дает ящерицам некоторую искусственную регенерацию там. Однако схема может смещать ткани вблизи раны, поскольку исследования Элизабет Хей под электронным микроскопом ясно показывают, что оболочки шванновских клеток периферического нерва заканчиваются сразу за эпидермисом, и в NEJ участвуют только обнаженные кончики нейронов. Точный путь тока в этой микроскопической области еще предстоит наметить.
Однако не все клетки могут реагировать, как обнаружили мы с Джимом Калленом в одной из наших случайных экспериментов по регенерации крыс в 1979 году. Дедифференцировка произошла только тогда, когда мы провели искривленный седалищный нерв к эпидермису через костный мозг. Когда мы провели его через мышцу и точно таким же образом пришили к коже, появился NEJ, производящий нужный ток, но без бластемы и без отрастания. Мышечные клетки, по-видимому, не были способны дифференцироваться у взрослой крысы. Клеточная мишень оказалась столь же важной, как электрическая стрелка.
Все еще есть некоторые возражения против некоторых частей этого сценария. Среди некоторых ученых предубеждение против электробиологии остается настолько сильным, что в одном в остальном прекрасном недавнем обзоре даже не упоминается NEJ или разница между повреждающими токами у лягушек и саламандр!
Другие возражения немного более существенны. Группа ученых из Университета Пердью измерила электрические потенциалы вблизи поверхности регенерирующих конечностей под водой с помощью вибрирующего зонда. Это электрод, кончик которого, заканчивающийся крошечным платиновым шариком, быстро колеблется взад-вперед, создавая среднее напряжение между двумя концами его движения. Эти исследователи описывают дугу ионного потока — они категорически отрицают возможность электронных токов в живой ткани — выходящих из культи и проходящих через воду или, у полуводных животных, пленку влаги на коже. Они предполагают, что из воды эти ионы попадают в кожу конечности после ампутации, затем проникают во все внутренние ткани и, наконец, снова выходят из культи, завершая цикл. Они полагают, что эпидермис управляет этими токами благодаря своей обычной амфибийной функции перекачки ионов натрия (положительных) из внешней воды в организм. Они рассматривают этот поток ионов как сам ток регенерации, потому что изменение концентрации натрия в воде напрямую влияет на их текущие измерения, а также потому, что определенные методы блокирования натрия препятствовали отрастанию конечностей примерно у половины их экспериментальных животных.
Конечно, исследователи из Пердью не оспаривают полностью доказанную необходимость нервных и повреждающих токов во время регенерации. Они даже подтвердили, что Смит индуцирует отрастание ног у лягушек с помощью батарей, генерирующих электронные токи. Тем не менее, они считают нервы мишенью, а не источником тока, хотя и не предлагают никаких причин, по которым поток их ионов должен быть ограничен нервной тканью. Фактически, они частично основывают свою гипотезу на доказательствах того, что натрий вытекает даже из денервированных конечностей.
С этой теорией связано несколько других проблем: собственные измерения ее сторонников показывают, что ток ионов натрия почти исчезает как раз в тот момент, когда происходит его предполагаемый эффект - образование бластемы. Более того, это не объясняет легко наблюдаемую смену полярности токов повреждения, измеряемых непосредственно на конечности, а также решающую роль NEJ. Предлагаемая схема проходит прямо мимо NEJ! Наконец, это не может объяснить несколько тестов прохождения полупроводникового тока по нервной системе или регенерацию у животных с сухой кожей, таких как ящерицы.
непрофессионалу все это может показаться академической ерундой, пока мы не задумаемся о том, что важно: понимать регенерацию достаточно хорошо, чтобы сохранить ее для себя. Безусловно, кожа электрически активна. Она пьезоэлектрическая и пироэлектрическая (превращает тепло в электричество), а также является переносчиком ионов дерева органов 185 у мокрых животных. За последние два десятилетия было доказано, что почти все ткани производят или переносят различные виды электрического заряда. Кожа может играть пока неизвестную роль в регенерации помимо своей роли в NEJ,
или это может просто вызывать несвязанные электрические эффекты. В любом случае, существует слишком много данных о роли нервов, чтобы называть кожу основным источником тока регенерации. Фактически, даже группа Пердью измерила ток культи, который не зависит от концентрации натрия.
Недавний эксперимент Мэрил Роуз дал дополнительные доказательства нейронного постоянного тока, не прояснив всех аспектов вопроса. Роуз удалила нервы Из лапок личинки саламандры перед ампутацией. Обычно такие денервированные культи личинок отмирают прямо у стенки тела, но когда Роуз искусственно подала постоянный ток, подобный тому, который я измерил в своем первом эксперименте, они отрастали нормально. Это довольно убедительное доказательство того, что нервы являются источником электричества в первой фазе. Однако, поскольку похоже, что нервы также организуют вторую фазу регенерации (см. Ниже), трудно понять, как новые ноги могли быть полностью нормальными
когда они были отсоединены от остальной нервной системы. Возможно, на этой стадии саламандры могут защемлять нервы через ткань, отличную от нервной. С другой стороны, новые нервы могли просто отрасти в конечностях без ведома Роуз на более поздних стадиях эксперимента.
Вторая фаза начинается по мере накопления эмбриональных клеток и удлинения бластемы. На ранней стадии в клетках бластемы закрепляется своего рода пространственная память, так что будущая конечность будет иметь правильную ориентацию по отношению к остальной части тела. В то же время или вскоре после этого ячейки на внутреннем краю бластемы получают новые приказы о походе и назначения на взвод. Затем они повторно дифференцируются и занимают свои места в новой структуре.
Мы можем сделать два вывода об управлении этой частью процесса. Поскольку бластема образует правильную структуру по отношению ко всему организму, наведение не может быть чисто локальным, а должно исходить от системы, которая аналогичным образом пронизывает все тело. Более того, по окончании работы не остается никаких недифференцированных клеток; их ровно столько, сколько нужно, и не более. Таким образом, должен существовать механизм обратной связи между регуляторами повторной дифференцировки на стороне тела бластемы и стимулом дедифференцировки NEJ на ее внешнем краю.
Большой объем более ранних работ показал, что инструкции по повторной дифференцировке передаются по тканевой дуге, основным элементом которой является цепь, уже установленная между нервами и эпидермисом на первом этапе. Электрическая составляющая убедительно объясняет, как может работать эта дуга, обновляющая морфогенетическое поле. Направление (полярность) плюс величина и сила (сила тока и напряжение) тока могли бы служить векторной системой, дающей различные значения для каждой области тела. Электрическое поле, окружающее непрерывно заряженные клетки и уменьшающееся с удалением от нерва, обеспечивало бы третью координату, придавая каждой клетке несколько иной электрический потенциал. Кроме того, вокруг источника тока должно существовать магнитное поле, возможно, добавляющее системе четвертое измерение. Вместе этих значений может быть достаточно, чтобы точно определить любую клетку в организме. Электрические и магнитные поля, изменяющиеся по мере изменения тока в зависимости от состояния сознания и здоровья животного, могли перемещать заряженные молекулы туда, где они были необходимы для контроля роста или других процессов. Поскольку токи и электромагнитные поля влияют на "выбор" клеточной мембраной того, какие ионы поглощать, отклонять или изгонять, эта система - во взаимодействии с химическим кодом, по которому соседние клетки распознают друг друга, — могла бы точно регулировать деятельность каждой клетки. Он мог бы точно указать точку вдоль конечности, в которой должен начаться новый рост; различать правую и левую части, верхнюю и нижнюю; даже объяснить, насколько полностью отсутствуют части, такие как удаленные кости или все
маленькие косточки запястья и кисти могут появиться снова.
Кроме того, разница между электрическими показателями на внутреннем и внешнем краях бластемы уменьшалась по мере роста за ней новой конечности. (Помните, что электрический потенциал становится все более отрицательным к концу неповрежденной конечности.) Постепенное сближение этих двух значений может представлять собой сигнал обратной связи, идеально отражающий количество дедифференцированных клеток, которые все еще необходимы. Хотя результаты не были полностью убедительными, возможно, потому, что измерения приходилось проводить под наркозом, несколько экспериментов 1950-х годов показали, что такая разница в напряжении управляет восстановлением нужного количества сегментов у дождевых червей. Был даже всплеск положительного потенциала, который, казалось, указывал на то, что работа была закончена.
Это богатая концепция, и детали, без сомнения, более сложны, чем этот набросок, но все они открыты для экспериментов, чего не было в морфогенетическом поле Вайса и L- поле Берра. Лучшая часть этого двухэтапного анализа заключается в том, что он дает нам обоснование для попыток стимулировать регенерацию после травм человека до того, как мы узнаем все детали второго этапа.
Эксперименты с конечностями крыс убедительно свидетельствуют о том, что млекопитающим не хватает двух важнейших требований для первой фазы регенерации: у них нет необходимого соотношения нервной ткани ко всей ткани конечности, количества, необходимого для того, чтобы сделать стимул дедифференцировки достаточно продолжительным; и у них нет достаточного количества чувствительных клеток, чтобы реагировать на электрический стимул и формировать достаточно большую бластему. Работа на крысах указала путь к определению надлежащего тока и способности электрически вводимых ионов серебра
дедифференцировка фибробластов теперь дает нам возможный метод получения адекватной бластемы. Теперь мы должны быть в состоянии обеспечить потребности человека для первой фазы. Как только это будет сделано, организм, вероятно, сам сможет позаботиться о второй фазе, даже если мы не понимаем процесс. Отрастание кончиков пальцев у детей предполагает, что наш организм все еще обладает способностью повторно дифференцировать клетки и организовывать недостающую часть, пока электрический стимул и снабжение чувствительных клеток достаточны.
Микрохирурги совершили чудо, повторно пересадив аккуратно отсеченные части рук, ног и пальцев, но эти конечности подвержены атрофии и, очевидно, не могут быть пересажены, если они слишком сильно искалечены или поражены болезнью. Как человек, который в свое время провел слишком много ампутаций, я нахожу чрезвычайно захватывающей перспективу получить возможность подарить пациенту настоящую вещь вместо протеза. Есть большая вероятность, что мы в конечном итоге вылечим некоторые негенетические врожденные дефекты или старые травмы, отрезав дефектную часть и вызвав рост нормальной. Возможно, в сочетании со сплайсингом генов такие методы могли бы даже исправить генетические врожденные дефекты.
Поскольку никто еще не добился полной регенерации у крыс или любого другого млекопитающего, эти мечты не сбудутся в одночасье. Однако они не являются химерическими. Оставшиеся проблемы, вероятно, можно было бы решить за десятилетие или два согласованных фундаментальных исследований. Между тем возможности человека по восстановлению определенных тканей больше, чем большинство людей осознает, и уже существуют многообещающие способы улучшения некоторых из них.
Хрящ.
Окаменелости показывают, что даже динозавры страдали артритом, но, к сожалению, он пережил их. Было описано много разновидностей, все из которых приводят к разрушению гиалинового (стекловидного) хряща, выстилающего концы костей. Оставшиеся клетки хряща пытаются залечить дефект, размножаясь и производя больше хряща. Они почти никогда не справляются с этой задачей, и рубцовая ткань заполняет остальную часть отверстия. Результатом является боль, поскольку рубцовая ткань слишком губчатая, чтобы выдерживать большой вес или предохранять кости от перемалывания
друг против друга.
После нашего успеха в частичной регенерации крысиных лапок мы изучили эту проблему в 1973 году. Мы рассудили, что, поскольку хрящ состоит только из одного вида клеток, добиться его отрастания будет проще, чем работать с целой конечностью.
С хирургом-ординатором-ортопедом Брюсом бейкером из Медицинского центра Северной части штата мы удалили слой хряща с одной стороны бедренной кости у колена у серии белых кроликов. В результате операции осталось круглое отверстие в голой кости около 4 миллиметров в поперечнике. Подопытным животным мы имплантировали серебряно-платиновые соединения, подобные тем, что использовались на крысах, просверлив платиновый конец в дефекте, а оставшийся проткнув вдоль кости. Большинство контрольных животных заполнили дефект рубцовой тканью вместе с некоторым количеством нижнего волокнистого хряща. Примерно у десятой части из них по краям отверстия вырос хороший гиалиновый хрящ на миллиметр или два. Но, конечно же, у кроликов с имплантами восстановление значительно улучшилось. Когда мы использовали улучшенный имплантат-батарейку с серебряными проволочками на каждом конце, мы получили еще лучшие результаты. Два кролика полностью залечили повреждение с помощью красивого гиалинового хряща, точно такого же, как исходный материал.
Несколько лет спустя, когда мы тестировали различные электродные металлы, мы попробовали другой подход специально для лечения ревматоидного артрита, при котором неконтролируемое воспаление заставляет фагоциты атаковать здоровые клетки хряща. Соли золота, принимаемые перорально, иногда контролируют это заболевание, но часто вызывают токсические побочные эффекты. Мы решили, что электрическая инъекция чистого золота непосредственно в сустав без каких-либо других ионов может сработать лучше. Чтобы выяснить это, мы с Джо Спадаро вызвали ревматоидный артрит в коленях обеих задних ног у сорока кроликов, используя стандартную экспериментальную процедуру. Затем мы обработали одно колено каждого животного положительным золотым электродом, воткнутым прямо в пространство между двумя костями, на два часа. Джо проводил фактическую обработку. Затем мы постепенно приносили животных в жертву в течение года
прошло два месяца, и я обследовал оба пораженных артритом колена, только позже узнав, в какое из них было введено золото. В течение первых двух недель примерно у 70 процентов обработанных коленных суставов было заметно лучше, чем у необработанных. После этого улучшение снизилось примерно до 40 процентов, что говорит о необходимости повторения лечения для сохранения результатов.
Очевидно, что это были лишь предварительные эксперименты. Однако, поскольку, по оценкам, 31 миллион американцев страдают артритом, от которого пока нет лекарства, я думаю, что оба пути должны быть тщательно изучены как можно скорее.
Кости черепа.
Лев Полежаев всю свою карьеру исследовал то, что можно было бы назвать принципом Полежаева - чем больше ущерб, тем лучше восстановление. Он обнаружил, что часто может усилить восстановление, добавляя гомогенаты, измельченные продукты и экстракты поврежденных органов, даже если это не усиливает течение травмы, как это сделала его процедура иглоукалывания.
В конце концов Полежаев разработал способ вызвать регенерацию отверстий в черепе, которые обычно заживают рубцовой тканью. Пока твердая мозговая оболочка, соединяющая череп и мозг, остается неповрежденной, паста из крови и свежего (живого) костного порошка будет стимулировать рост костных клеток по краям и заполнять разрыв. Микроскопические исследования показали, что немногие живые клетки, оставшиеся в пасте, не выживают, а сами костные частицы вскоре растворяются. Вместо этого какое-то вещество из разрушенной кости стимулирует восстановление. С момента своего первого успешного испытания на людях несколькими российскими хирургами в середине 1960-х годов этот метод постепенно стал все шире использоваться в Советском Союзе.
Глаза.
В настоящее время нет никаких указаний на то, что люди когда-либо смогут регенерировать какую-либо часть своих глаз, но способность тритонов (саламандр рода Triturus) делать это делает это заманчивое исследование идеальным для далекого будущего. Если хрусталик в глазу тритона разрушен, окрашенные клетки верхней половины радужной оболочки выдавливают свои пигментные гранулы, а затем путем прямой метаплазии трансформируются в клетки хрусталика. Вскоре они начинают синтезировать прозрачные волокна, из которых изготавливается линза, и вся работа завершается примерно через сорок дней. В случае, если радужная оболочка тоже исчезла, тритон может создать новую из клеток пигментированной сетчатки, и эти клетки также могут трансформироваться в
нейронный слой сетчатки перед ними. Если зрительный нерв поврежден, нейронная сетчатка, в свою очередь, может регенерировать нервный тракт в обратном направлении и должным образом соединить его с мозгом.
Никто не знает, почему тритоны настолько искусны в этом, чем все другие существа; их глаза не имеют очевидных структурных или биохимических особенностей. Стив Смит сообщил нам важный факт для работы, когда обнаружил в хрусталике два белка, которые, по-видимому, препятствуют превращению клеток радужки в новые клетки хрусталика, пока старый хрусталик на месте. Поскольку нервная сетчатка должна быть неповрежденной для того, чтобы произошло большинство преобразований, она может обеспечивать постоянный электрический стимул, который вступает в силу только тогда, когда ингибирующие белки удаляются в результате повреждения.
бластема не образуется; вместо этого клетки меняют костюм прямо на сцене. Более того, некоторые оригинальные эксперименты показали, что ранение на самом деле не является необходимым, а только прерывание механизма торможения. Следовательно, стимул от нервной сетчатки, вероятно, не является привычным повреждающим процессом восстановления конечности. Однако, несмотря на обширную исследовательскую литературу по регенерации глаза тритона, никто до сих пор не изучил ее электрические аспекты. Возможно, именно поэтому мы все еще так далеки от понимания естественного процесса, не говоря уже о попытках адаптировать его к человеческим глазам.
Мускулы.
Каждое мышечное волокно представляет собой длинную трубку, заполненную рядами клеток (миоцитов), расположенных вплотную друг к другу без мембран между ними — по сути, это одна многоядерная клетка, называемая синцитием. Эти ядра руководят выработкой сократительных белков, которые расположены бок о бок и видны при окрашивании в виде темных полос поперек массива миоцитов. Каждое мышечное волокно окружено оболочкой, и группы их связаны друг с другом в пучки более толстыми оболочками. На краю каждого пучка расположены длинные цилиндрические клетки с огромными ядрами и очень небольшим количеством цитоплазмы, называемые миобластами или веретенообразными клетками. Также по краям, между ячейками веретена, при большом увеличении можно разглядеть скопления крошечных ячеек-сателлитов.
После сокрушительной травмы или потери крови из глубокого пореза мышцы в поврежденной области дегенерируют. Ядра миоцитов сморщиваются, и клетки отмирают. Вскоре проникают фагоциты, чтобы поедать старые волокна и остатки клеток. Остаются только пустые оболочки и несколько веретенообразных и сателлитных клеток.
Теперь эти оставшиеся клетки превращаются в новые миоциты, заполняют пустые рубцы и начинают секретировать новые сократительные белки. Хотя ранняя часть этого процесса протекает без участия нервов, он может завершиться только в том случае, если двигательные нервные волокна восстановят контакт с окончаниями, называемыми концевыми пластинками, которые остаются на определенных расстояниях вдоль оболочки каждого волокна. Если вырезать эти концевые пластинки, нервные окончания войдут внутрь, обнюхают, а затем втянутся обратно. Мышца атрофируется. Если нервы восстановят связи, новые мышечные клетки заполнят большую часть первоначального объема, постепенно наберут силу, а затем полностью дифференцируются в волокна с медленными или быстрыми сокращениями.
Попытки усилить регенерацию мышц у людей требуют двух подходов. При наличии возможности более эффективен трансплантат целой мышцы из другого источника. Это фактическая регенерация одной ткани, потому что исходные мышечные клетки отмирают и заменяются после установления новых кровеносных и нервных связей. С момента своего первого клинического применения в 1971 году этот подход доказал свою эффективность в замене дефектных мелких мышц лица, а также в восстановлении контроля над анальным сфинктером. Крупные мышцы конечностей еще не были успешно трансплантированы.
Другой метод вскоре может быть использован у людей, когда пересадка невозможна. Регенерация мышц у птиц и лабораторных млекопитающих была значительно усилена за счет введения мышечной ткани, измельченной тонкими ножницами на кусочки размером не более 1 кубического миллиметра. Советский биолог А. Н. Студицкий впервые разработал этот метод в 1950-х годах, продолжив работу Полежаева, но его развитие было медленным.
Органы брюшной полости.
Несмотря на более чем двухсотлетнюю описательную работу, в животном мире все еще время от времени обнаруживаются новые регенеративные способности. Например, недавно мы узнали, что взрослые лягушки могут восстанавливать свои желчные протоки, хотя по какой-то причине у самок это получается лучше, чем у самцов. Врачам давно известно, что печень может восполнить большую часть массы, потерянной в результате травмы, путем компенсаторной гипертрофии, при которой ее клетки увеличиваются в размерах и увеличивают скорость своего деления, так что функции органа по химической обработке могут поддерживаться, даже если разрушенная архитектура не восстанавливается. Аналогично, повреждение в одной почке восполняется увеличением другой без восстановления сложных лабиринтов микротрубочек в клубочках. Недавние исследования печени крыс показывают, что комбинация инсулина и эпидермального фактора роста, модифицированного по меньшей мере дюжиной других гормонов, ферментов и пищевых метаболитов, контролирует пролиферацию клеток.
Теперь выясняется, что селезенка может восстанавливаться таким же образом, по крайней мере, у детей. Взрослые, которым необходимо удалить селезенку, редко пропускают их, но дети становятся более восприимчивыми к менингиту. Несколько лет назад медицинские исследователи отметили, что дети, у которых иссеченная селезенка была повреждена случайно, с меньшей вероятностью заболеют менингитом, чем те, у кого селезенка была удалена из-за болезни. Говард Пирсон и его коллеги из Медицинской школы Йельского университета обнаружили, что при разрыве нежной селезенки ее кусочки разбросаны по брюшной полости, которые увеличиваются и постепенно возобновляют малоизвестные функции органа по очистке крови. Теперь, когда удаляют селезенку, многие хирурги протирают ее о брюшину (жесткую мембрану, выстилающую брюшную полость), чтобы посеять новые семена.
Еще одно позднее открытие регенерации было сделано в конце 1950-х годов, когда несколько ученых узнали, что головастики, личинки саламандр, а иногда и взрослые саламандры могут восстанавливать примерно до четырех дюймов своего кишечника. Более того, все взрослые амфибии могли заново соединить обрезанные концы, даже если они не могли заменить отсутствующую секцию. Аллан Дюмон, один из моих лучших друзей по медицинской школе, а ныне профессор хирургии Жюля Леонарда Уайтхилла в Нью-Йоркском университете Бельвью, решил проверить этот потенциал у млекопитающих после того, как я рассказал ему о своей работе над конечностями крыс. Он хотел выяснить, можно ли стимулировать регенерацию у млекопитающих, чтобы решить одну из самых неприятных проблем хирургов общей практики — плохое заживление зашитых концов кишечника после удаления ракового или дегенерированного сегмента. Даже небольшое отверстие может привести к попаданию кала в брюшную полость, что приведет к катастрофическому перитониту.
Как любой хороший ученый, Эл начал с основ. Через несколько лет он подтвердил предыдущие сообщения. Когда он вырезал кусочки из кишечника взрослых лягушек и тритонов и просто соединял концы близко друг к другу в брюшной полости, 40 процентов животных выжили благодаря быстрому соединению двух концов и полному заживлению их примерно за месяц, хотя даже тритоны в его экспериментах не смогли восполнить большую часть утраченной длины. Регенерация кишечника на самом деле затрагивает несколько тканей; клеточные исследования Al показали, что в месте соединения быстро формируется бластема, которая затем дифференцируется в гладкомышечные клетки, клетки слизи и структурные клетки ворсинок.
Естественно, когда я организовывал конференцию по регенерации в 1979 году, я пригласил Ала представить свои результаты. Примерно за месяц до собрания, после того как программа уже была отправлена в печать, он захотел изменить название своей статьи, поскольку только что закончил одну удивительную работу. Он спросил меня: "Чего бы вы ожидали, если бы я взял несколько взрослых крыс, вырезал сантиметр кишечника и опустил два свободных конца обратно в брюшную полость?" Как любой студент-медик первого курса, я сказал, что они умрут от перитонита через два-три дня. Что ж, 20 процентов крыс Al восстановили работу кишечника лучше, чем это могло бы сделать хирургическое вмешательство, и были живы и здоровы. Когда Al наложил одной группе животных временную колостому выше экспериментального разреза, выживаемость подскочила в три раза. Идеальное заживление подопытных животных по сравнению с контрольной группой указывало на то, что наложение швов фактически препятствовало регенерации, приводя к образованию ненужных рубцов и спаек.
Никто не знает наверняка, как два перерезанных конца находят друг друга, но, безусловно, ведутся активные поиски, поскольку перитонит наступает слишком быстро, чтобы результаты были случайными. Этот процесс напоминает поиск отрастающим нервным волокном своей оторванной части, который может быть вызван электрическими факторами, химической системой распознавания или и тем, и другим. Электрические потенциалы, вероятно, играют наиболее важную роль, поскольку недавние исследования обнаружили постоянные потенциалы при повреждениях брюшины, а экспериментальные изменения нормального биоэлектрического рисунка брюшины воздействуют на внутреннюю мембрану, окружающую кишечник, заставляя ее прилипать к месту повреждения. Эл недавно узнал, что, если концы не должны искать друг друга, а вместо этого соединены куском эластичной трубки, крысы могут, подобно головастикам, заменить до 3 сантиметров отсутствующего кишечника. Нет никаких оснований полагать, что эта техника не может быть адаптирована к людям.
Несмотря на то, что мы еще недостаточно знаем о том, как электрически стимулировать заживление в кишечнике, Al предложила предварительный тест регенерации у крупных млекопитающих, который может избавитьнекоторых пациентов от страданий на всю жизнь. Соединить толстую кишку с задним проходом хирургическим путем практически невозможно, и когда швы не проходят, человек оказывается с колостомией. Поскольку свободный конец толстой кишки будет удерживаться в надлежащем положении благодаря местной анатомии, Al предлагает заменить его без наложения швов и установить таким животным временную колостому выше разрыва. Если позже рентгеновские снимки покажут отрастание, временная колостома будет закрыта, и у животного будет непрерывный, здоровый кишечник. Если бы хотя бы нескольких пациентов можно было избавить от унизительной жизни, привязанных к сумке, эти усилия стоили бы небольшого — но все еще несуществующего — необходимого финансирования. Интенсивное изучение электрических деталей заживления кишечника, вероятно, сделало бы операцию менее разрушительной для многих других пациентов.
Какими бы захватывающими ни были перспективы в этом обзоре, они ни в коем случае не единственные и даже не самые впечатляющие, которые описаны в следующих главах. Многие исследователи работают над тем, чтобы применить прорывные идеи последних двух десятилетий на практике. Тем не менее, прогресс идет далеко не так быстро, как мог бы быть, возможно, из-за неверия в то, что такое широко распространенное самовосстановление действительно возможно для нас. Это не только возможно, это почти наверняка, учитывая даже скромный денежный толчок, поскольку "полезные распоряжения", предусмотренные Спалланцани, находятся в пределах нашей досягаемости.
Десять. Сердце Лазаря.
Подобно Колумбу, ученые иногда натыкаются на новые континенты, просто ища более быстрый торговый путь. Нашей исследовательской группе посчастливилось это в 1973 году.
Мы вернулись к основам после того, как научились дедифференцировать эритроциты лягушки и запускать регенерацию конечностей крысы. Мы решили изучить эритроциты с ядрами у различных существ, надеясь, что это приведет к лучшему их повторному росту у млекопитающих. Хотя циркулирующие у них эритроциты не имеют ядер, даже у млекопитающих есть молодые эритроциты с ядрами, формирующиеся в костном мозге. После сильного кровотечения до пятой части клеток в кровотоке могут быть незрелые ядросодержащие типы, поскольку костный мозг задействует их, чтобы восполнить потерю. Мы исследовали влияние постоянного тока на эритроциты рыб, амфибий, рептилий и птиц. Все клетки реагировали, но по-разному для каждого вида. Мы решили более подробно рассмотреть самые крупные и, следовательно, наиболее легко изучаемые эритроциты из доступных - нашего старого друга Triturus viri-descens, обыкновенного зеленого тритона.
Тритон настолько мал, что вы не можете просто воткнуть иглу в одну из его вен и взять образец крови. Единственный практический способ получить чистую кровь - это дать животному наркоз, вскрыть грудную клетку, разрезать сердце надвое, извлечь кровь с помощью пипетки и выбросить тушу.
Как говорится, таким методом мы "собирали" кровь у трех тритонов каждую неделю. Однажды, когда Шэрон Чапин закончила работу по дому, она спросила меня: "Что произойдет, если я зашью этих животных?" Я ответил, что, поскольку их сердца были разрушены, они умрут в течение нескольких минут, с наложением швов или без них, от недостатка кислорода в мозге, точно так же, как и все другие наши доноры крови амфибий. Мы просмотрели это, просто чтобы убедиться. Все стандартные работы по регенерации сходятся на том, что сердце ни одного животного не способно заживлять серьезные раны. В отличие от скелетных мышц, у сердечной разновидности не было клеток-сателлитов, которые служили бы предшественниками зрелых клеток сердечной мышцы. В любом случае, говорилось в учебниках, животное умерло бы задолго до того, как могло произойти такое восстановление.
На следующей неделе шерон положила три намеченные нами жертвы в миску с водой и с невозмутимым видом спросила меня, выглядят ли они достаточно здоровыми, чтобы их можно было употреблять. Я сказал ей, что они выглядят прекрасно. "Отлично!" - воскликнула она. "Это те же три штуки, которые мы использовали на прошлой неделе". Один балл за непредвзятость!
ошеломленный, я помогал обезболивать и препарировать это трио чудес. Их сердца были совершенно нормальными, без каких-либо признаков того, что они когда-либо были каким-либо образом повреждены.
Бластема с пятью сигналами тревоги.
Я резко изменил свои исследовательские планы. Я попросил Шэрон протестировать серию тритонов, вырезая у них большие части сердец и зашивая грудную клетку, затем каждый день убивая по нескольку выживших особей и разрезая, монтируя и окрашивая сердца для изучения под микроскопом. Более 90процентов перенесли первую операцию, и несколько недель спустя у нас были готовы сотни слайдов для моего обследования и постановки диагноза. К сожалению, все они выглядели одинаково! Даже на тех, что были сделаны на следующий день после этого ужасного увечья, были видны только нормальные ткани без каких-либо признаков повреждения.
К этому моменту мы уже знали, что наткнулись на первоклассную тайну, и нам лучше отбросить наши предубеждения. Мы рассудили, что сможем определить, когда регенерация завершится, узнав, когда кровь снова начнет течь. Под микроскопом мы могли легко видеть, как клетки крови текут по капиллярам в прозрачных хвостовых плавниках слегка анестезированных тритонов. Движение прекратилось, когда мы разрезали сердце, и возобновилось примерно через четыре часа. Мы сделали срезы новой серии сердец, на этот раз охватывая первые шесть часов с интервалами, постепенно увеличивающимися с пятнадцати минут до одного часа.
В ожидании образцов мы более тщательно изучили литературу в поисках других сообщений о регенерации сердца. Были получены свидетельства очень ограниченного восстановления — но не истинной регенерации — мелких сердечных ран у нескольких животных. Процесс, по-видимому, ограничивался очень молодыми особями. Даже тогда результаты были низкого качества, сочетая большое количество рубцовой ткани с незначительной пролиферацией близлежащих клеток сердца, но митотический компонент мог быть усилен различными экспериментальными средствами.
В 1971 году Джон О. и Джин К. Оберприллеры, анатомы Медицинской школы Университета Северной Дакоты в Гранд-Форксе, сообщили, что небольшие раны в сердцах саламандр заживали таким образом, но для этого требовалось два месяца. Год спустя вышло английское издание книги Льва Полежаева, обобщающее несколько десятилетий российских исследований, в основном посвященных сердцам лягушек и ящериц. Павел Румянцев, ныне работающий в Институте цитологии Академии наук СССР в Ленинграде, в 1954 году обнаружил, что новорожденные млекопитающие (крысы и котята) могут заживлять крошечные колотые раны, а недавно он доказал ту же способность в предсердиях, или приемных камерах, сердца взрослых крыс. Мы даже нашли немецкий отчет 1914 года, в котором утверждалось, что у человеческих младенцев иногда восстанавливались небольшие участки сердца, поврежденные дифтерией.
Русские заявили о некотором прогрессе в распространении этого маргинального туземного метода лечения. В конце 1950-х годов Н. П. Синицын заделал большие отверстия (до 16 квадратных сантиметров) в сердцах собак, закрыв раны пластырями из мышечных оболочек, холста, замши или других материалов. Рубцовая ткань все еще покрывала его снаружи, но пластырь направлял тонкий слой новых мышечных волокон, формирующихся вдоль его внутренней поверхности. Используя собак, чьи раны уже закрылись рубцовой тканью, Полежаев затем обнаружил, что может побудить сердечную мышцу заполнить часть разрыва, срезая шрам и раздражая края оставшейся сердечной мышцы. Другие советские исследователи еще немного усилили пролиферацию мышечных клеток с помощью витаминов В1, В6 и В12, различных лекарств, дополнительных РНК и ДНК, а также экстрактов или измельченных тканей сердца.
Несмотря на такие стимулы, восстановление сердца ограничивалось очень небольшими повреждениями или пограничной зоной вокруг более крупных, и это всегда занимало несколько недель. Никто даже не предполагал, что половинка сердца может восстановить свою вторую половину, тем более за считанные часы. Я едва мог дождаться, когда будет готова следующая партия слайдов.
Они показали нам беспрецедентный тип регенерации. На месте отсутствующей части сердца примерно за два с половиной часа образовалась бластема. Мы не обнаружили никаких признаков дедифференцировки или митоза в оставшихся клетках сердечной мышцы, и действительно, процессы, которые мы уже изучали, не позволили бы создать бластему за такое короткое время. Вместо этого масса примитивных клеток резко возросла из крови.
Как только сердце саламандры вскрывается, кровь скапливается вокруг раны и быстро сворачивается, обычно примерно за одну минуту, запечатывая отверстие, как мокрый пластырь. Почти сразу же ближайшие эритроциты раскалываются, как яйцеклетки. Их ядра, окруженные тонким слоем цитоплазмы, каким-то пока неизвестным способом скользят непосредственно к необработанному краю сердечной мышцы The Lazarus Heart 199 и проникают в клубок отмирающих и поврежденных клеток. Для биолога это зрелище странное, сверхъестественное. Это как если бы двигатель проезжающей машины мог подойти к застрявшему грузовику, забраться под капот и увести его прочь.
Дальше от поверхности раны эритроциты также выбрасывают свои ядра, но эти клеточные желтки слипаются, сливая оставшуюся цитоплазму с образованием синцития. Еще дальше от центра действия эритроциты подвергаются более неторопливой дедифференцировке, которую мы наблюдали в наших исследованиях переломов лягушек и культивирования DC. Они превращаются в примитивные амебоидные клетки, которые движутся к области повреждения и прикрепляются псевдоподиями к поврежденным мышечным волокнам. Во всей биологии нет прецедента таким виртуозным клеточным метаморфозам. На самом деле, они настолько странны, что большинство исследователей просто отказались верить в их существование или проводить эксперимент самостоятельно.
Все эти изменения происходят полным ходом в течение пятнадцати минут. Вскоре после этого вытянутые ядра, соединенные между собой синцитиальные ядра и амебоидные клетки делятся так быстро, как только могут, образуя бластему. Она полностью формируется в течение трех часов после травмы. К тому времени его клетки уже начали дифференцироваться в новые клетки сердечной мышцы, синтезируя упорядоченные массивы сократительных волокон и соединяясь с интактной тканью. Если сгусток содержал больше клеток крови, чем было необходимо, дополнительные клетки за пределами этой области теперь дегенерируют, очевидно, чтобы не мешать ремонтным работам.
Тем временем тритон выжил, поглощая растворенный кислород из воды через кожу. Теперь, примерно через четыре часа, новых мышечных клеток достаточно, чтобы выдержать сокращение, и сердце снова начинает медленно биться. Через пять или шесть часов большая часть клеток бластемы повторно дифференцируется в мышцу, которая все еще несколько "кружевная" или нежная по сравнению с существующей тканью. Однако примерно через восемь-десять часов сердце практически приходит в норму по внешнему виду и структуре, а через сутки его уже невозможно отличить от неповрежденного.
Почему мы наблюдали эту колоссальную регенерацию, в то время как оберприллеры обнаружили лишь крошечную, медленную реакцию заживления в сердце саламандры? Очевидно, это было еще одним проявлением принципа Полежаева. Мы нанесли большую рану, они нанесли маленькую. Только массовый урон высвободил всю мощь клеток.
Является ли эта фантастическая клеточная мощь навсегда ограниченной для саламандр, или она находится в скрытом состоянии в нас, готовая при соответствующем импульсе восстанавливать поврежденные сердца без проблемных (и ужасно дорогих) трансплантаций донорских или искусственных насосов? Мы не знаем, но мы не обнаружили никакого другого регенеративного процесса, который навсегда был бы закрыт для млекопитающих. На данный момент мы можем только строить догадки о том, как такое лечение могло бы быть осуществлено, но, по крайней мере, эта идея не является полностью фантастической.
Первая задача - идентифицировать клетки-мишени человека, способные дедифференцироваться в примитивные тотипотентные клетки. Клетки костного мозга или незрелые эритроциты, ближайшие эквиваленты эритроцитов с ядрами амфибий, являются одной из очевидных популяций кандидатов, тем более что они, по-видимому, являются важнейшими клетками в регенерации конечностей крыс и внутренней части процесса заживления переломов. Могут быть использованы фибробласты, деспециализированные электрически введенными ионами серебра. Другая возможность - лимфоциты, один из классов белых кровяных телец, борющихся с инфекцией. В нашей лаборатории мы продемонстрировали, что они тоже могут дедифференцироваться в ответ на соответствующие электрические стимулы.
Поскольку регенерация сердца по типу тритона у млекопитающих естественным образом не происходит, нам, вероятно, пришлось бы выращивать большую массу клеток-мишеней в культуре ткани. Затем, когда пациент находится на аппарате искусственного кровообращения, хирург может удалить рубцовую ткань и иным образом освежить рану, если она была недостаточно свежей, а затем нанести достаточное количество этих готовых клеток пребластемы, чтобы заполнить дефект. Они удерживались бы на месте сгустком крови, зашитым перикардом или каким-нибудь пластырем. Затем, предполагая, что мы уже изучили электрические параметры, электроды вызовут вытягивание ядра, дедифференцировку, консолидацию с окружающей мышцей и окончательное преобразование в нормальную сердечную мышцу. Ток, вероятно, придется регулировать на протяжении всего процесса, чтобы обеспечить синхронность различных этапов, и могут быть использованы витамины или лекарства для усиления митоза или синтеза белка. Как только шрам будет удален, инструкции относительно того, какие клетки необходимы, поступят от окружающей здоровой сердечной мышцы.
У саламандры этот процесс занимает около шести часов. Поскольку это превышает текущие пределы "машинного времени" для искусственного кровообращения у людей, нам пришлось бы расширить возможности устройств искусственного кровообращения или же ускорить клеточные процессы. Очевидно, что предстоит пройти долгий путь экспериментов, прежде чем мы сможем быть более конкретными в отношении методов. Одна из вещей, которую мы должны узнать, - это отключается ли электрокардиограмма тритона во время ремонта. Мы должны знать, как его наличие или отсутствие связано с током повреждения и другими электрическими факторами в этом новом методе формирования бластемы.
Лично я уверен, что мы можем заставить человеческое сердце исцелиться само. Столкнувшись с этим чудом у тритонов, я убедился, что потенциальный репертуар живых клеток абсолютно огромен, намного превосходит целебные способности, обычно проявляемые большинством животных, или даже те, о которых мечтают врачи. Даже у тритона эта "сверхрегенерация" не проявляется до тех пор, пока не исчезнет от 30 до 50 процентов сердца. Что-то в серьезности травмы или приближении смерти затем ускоряет процесс заживления.
Я охотно признаю, что это открытие звучит немного как научная фантастика, даже если оно смягчено сдержанной технической прозой нашего отчета, опубликованного Nature в 1974 году. Сначала мне самому было трудно в это поверить. Поскольку это казалось таким невероятным, не было никакой спешки подтверждать и расширять наше открытие. Сегодня, несмотря на то, что наши наблюдения были подтверждены анатомом Мичиганского университета Брюсом Карлсоном в 1978 году и Филом Персоном в 1979 году, а также электронными микрофотографиями клеточных изменений, большинство биологов все еще не принимают восстановление сердца как факт. Возможно, из-за того, что реальность настолько диковинна, Карлсон не захотел публиковаться, и Персон не смог опубликовать свои работы в рецензируемых журналах. Наш первоначальный документ десятилетней давности до сих пор официально не подтвержден, а другие сотрудники все еще возятся с небольшими ранами. Это отношение должно измениться. Знания о контроле этого процесса будут иметь неоценимую ценность для медицины, поскольку это идеальное заживление. Пролитая кровь закрывает рану в центре тела и заменяет недостающую часть за несколько часов. Вы не можете добиться большей эффективности, чем это.
Одиннадцать. Самовосстанавливающаяся сеть.
Паралич позвоночника - самая разрушительная из травм, а также одна из самых распространенных; от него страдают более полумиллиона американцев, включая пятнадцать тысяч новых пациентов каждый год. До недавнего времени их перспективы были абсолютно безрадостными, поскольку центральная нервная система человека (ЦНС) вообще не обладала известной регенеративной способностью. Некоторое восстановление с помощью физиотерапии было возможно только в том случае, если часть спинного мозга оставалась неповрежденной. Однако теперь есть надежда, что вскоре мы сможем уговорить нервные клетки восстановить надлежащие связи в поврежденном отделе и таким образом вернуть парализованным использование рук, ног, половых и выделительных органов, дыхательных мышц и осязания. Так или иначе, эта мечта предполагает заставить нервные клетки человека вести себя так же, как у более простых животных.
Нейрон является основной единицей всех нервных систем. Он состоит из тела клетки, содержащего ядро и метаболические органеллы, окруженные десятками нитей, которые передают сообщения внутрь и наружу. Входящие дендриты преобладают в сенсорных нейронах. Обычно имеется только одно двигательное волокно, или аксон, которое передает исходящие сообщения нейрона к дендритам других нейронов или к рецепторам мышечных или железистых клеток. Аксон, часто длиной в несколько футов, является основным волокном двигательного нейрона, который передает приказы от головного или спинного мозга к тканям и органам.
Все тела нейронов находятся в головном и спинном мозге. Только их аксоны и дендриты простираются наружу, образуя периферические нервы, которые соединяют каждую часть тела с ЦНС. Другие волокна соединяют определенные сенсорные и двигательные нейроны в спинном мозге, создавая рефлекторные дуги, подобные тем, которые отрывают наши руки от горячих лежаков без необходимости посылать импульс непосредственно в мозг за инструкциями. Третьи волокна соединяют спинномозговые нейроны с нейронами головного мозга, а в самом мозге взаимосвязи достигают такой плотности, что каждая нервная клетка может соединяться с двадцатью пятью тысячами других.
За исключением нескольких специализированных компонентов, таких как кончики обнаженных волокон, которые входят в нейроэпидермальные соединения, все части каждого нейрона покрыты различными типами периневральных клеток. В мозге существует несколько видов, в совокупности называемых глиями, в которых нейроны встроены подобно волосатым изюминкам в пудинге. Тела клеток в спинном мозге также окружены глиальными клетками, но их аксоны и дендриты, которые включают волокна периферических нервов, окружены шванновскими клетками. Они образуют трубки, состоящие из спиралевидных слоев мембраны, богатой жировым веществом, называемым миелином, вокруг некоторых из самых крупных волокон. Третий тип, эпендимальные клетки, выстилают четыре полости внутри головного мозга, или желудочки, и узкий центральный канал, проходящий по всей длине спинного мозга. Эти клетки являются близкими родственниками, и все они развились из одной и той же части эктодермы, или внешнего клеточного слоя, который сформировал примитивную нервную трубку эмбриона. Нервная система на самом деле состоит из пориневральных клеток в несколько раз больше, чем нейронов.
До недавнего времени клетки промежности считались просто "упаковочной тканью", единственной задачей которой было изолировать и поддерживать нейроны. Теперь мы узнали, что они играют важную роль в доставке питательных веществ к нейронам. Они также помогают контролировать диффузию ионов через мембрану нервной клетки и, следовательно, регулируют скорость распространения импульсов, вплоть до подавления судорог - случайного распространения импульсов в мозге. Возможно, они также играют важную роль в памяти и, вероятно, проводят постоянный ток, столь важный для регенерации. Они необходимы для заживления, где бы оно ни происходило в нервной ткани.
Периферические нервы.
Периферические нервные волокна могут отрастать заново — в противном случае мы теряли бы чувствительность всякий раз, когда порезали палец, - но нейроны и их волокна в ЦНС не могут. Клеточное тело периферического нерва выживает, находясь в безопасности в спинном мозге, а отрезанный конец прикрепленной части волокна запечатан. Внешняя, оторванная часть отмирает и дегенерирует; некоторые из ее шванновских клеток переваривают ее вместе с бесполезными теперь миелинизированными мембранными слоями. Однако пустая шванновская трубка остается и начинает расти по направлению к проксимальному волокну (тому, что ближе к центру тела), шванновские клетки которого также растут поперек пропасти. Когда эти клетки встречаются, нервное волокно растет вдоль своей повторно соединенной оболочки и в конечном итоге вступает в контакт с теми же терминалами, которые оно обслуживало изначально.
У саламандр этот процесс очень эффективен. Шванновские клетки могут пересекать большие промежутки, и экспериментатор, желающий работать с денервированными конечностями, должен быть осторожен, чтобы не допустить повторного проникновения нервов. У людей два конца трубки обычно не могут найти друг друга на расстоянии более сантиметра. В этом случае проксимальная оболочка с ее неповрежденным нервным волокном охотится за своим противоположным числом, разрастаясь по постоянно увеличивающейся спирали, очевидно, в поисках какого-то сигнала от дистального конца (части, более удаленной от центра тела). Поскольку каждый нерв состоит из множества волокон, эти спиралевидные трубки переплетаются друг с другом в комочке нервной ткани, называемом невриномой. Невриномы очень чувствительны, и их часто приходится срезать. Иногда хирург может сдвинуть два конца нервного сплетения настолько, чтобы шванновские клетки вступили в контакт. Если это невозможно, разрыв можно закрыть с помощью пересаженного кусочка нерва
из менее важного периферического нерва, которым можно пожертвовать. К сожалению, нервные трансплантаты приживаются ненадежно, и другие методы, такие как создание искусственных каналов с помощью крошечных пластиковых трубочек, все еще находятся на экспериментальной стадии.
Мы не знаем, почему отрастание периферических нервов у саламандр намного эффективнее, чем у нас, но я предполагаю, что разница объясняется более эффективной электрической системой постоянного тока. Если сигнал локатора электрический, то должна быть возможность усилить его у людей, чтобы растить нервные волокна на больших расстояниях. Начиная с отчета Дэвида Х. Уилсона из больницы общего профиля Лидса в Англии, опубликованного в 1974 году, было несколько интересных заявлений о том, что импульсные электромагнитные поля ускорили восстановление функции конечностей у крыс после повреждения периферических нервов, но этот эффект еще не был доказан для людей. Если эти результаты подтвердятся, мы, возможно, вскоре сможем увеличить длину нервов до 1 сантиметра, даже если воздействие будет косвенным, а тщательное изучение основ электротехники может привести к еще большему росту нервов.
Спинной мозг.
Печальное и решающее отличие отделяет периферические волокна от волокон спинного мозга человека, поскольку последние не соединяются повторно даже на долю сантиметра. Однако при большинстве травм погибает относительно небольшое количество самих нейронов. Важно понимать, что большинство клеток спинного мозга ниже места повреждения не погибают. Рефлекторные дуги остаются неповрежденными. На самом деле рефлексы сильнее, чем обычно, потому что нейроны теперь отключены от регулирующего влияния мозга. По той же причине сломанные кости у людей с параличом нижних конечностей заживают вдвое быстрее обычного, в то время как кость заживет очень медленно или вообще не заживет, если было нарушено снабжение ее периферическими нервами. При параплегии нарушается только связь между мозгом и позвоночником, и в этом вся разница.
спинномозговые волокна действительно соединяются у некоторых животных, особенно у золотых рыбок и, как и следовало ожидать, у саламандр. Однако их способности, по-видимому, резко снижаются с возрастом. Джеральд Бернштейн, нейрофизиолог, ныне работающий в Медицинской школе Университета Джорджа Вашингтона, который интенсивно изучал регенерацию позвоночника золотых рыбок, обнаружил, что у годовалых рыб почти все повреждения заживают. Эта компетентность снижается примерно до 70 процентов через два года и до 50 процентов через три. Поскольку саламандры не выращиваются в биологических питомниках, а скорее добываются в дикой природе, любая группа, вероятно, будет включать молодых и старых особей, что затрудняет сравнение. В нашей лаборатории мы обнаружили, что регенерация пуповины у саламандр неодинакова, вероятно, из-за возрастных различий.
Зрелость может снизить реакцию эпендимальных клеток, которые отвечают за первый этап. Они распространяются наружу из центрального канала и за несколько дней заполняют брешь. Марк Сингер в недавнем исследовании этого процесса пришел к выводу, что эпендимные клетки вытягивают наружу "рукава", которые выстраиваются в линию подобно спицам колес, наложенных одна на другую, образуя каналы для следования за отрастающими волокнами. Затем нервы восстанавливают свою целостность в течение нескольких недель.
Бернштейн также обнаружил, что существует критический период, в течение которого повторный рост должен быть завершен, иначе он потерпит неудачу. После перерезания шнуров
золотая рыбка, он вставил тефлоновые прокладки, чтобы блокировать регенерацию. В норме происходили процессы самовосстановления Net 209, но, конечно, клетки не могли проникнуть через разделитель. После того, как клеточная активность утихла, Бернштейн убрал барьеры, но дальнейших изменений не произошло. Однако, когда затем он отрезал каждый поврежденный конец, образовав еще больший разрыв и повторно травмировав пуповину, клетки начали с нуля и полностью залечили дефект. Таким образом, есть веские основания полагать, что даже давние травмы позвоночника потенциально могут быть восстановлены, если мы сможем расширить базовые возможности человеческих клеток.
Можно было бы ожидать увидеть какую-то реакцию заживления у млекопитающих, даже если она оказалась недостаточной. В конце концов, нам нужно только удлинение и повторное прикрепление волокон, что и происходит в периферических нервах. Вместо этого происходит обратное. Клетки спинного мозга отмирают на небольшом расстоянии выше и ниже места повреждения. Ближе к концам образуются кисты, и вместо эпендимы рубцовая ткань заполняет
разрыв. Только после этого разрушения предпринимается безуспешная попытка отрастить волокна заново. У людей это составляет всего несколько миллиметров удлинения волокон через много месяцев после травмы. К тому времени уже слишком поздно; эпендимальные клетки и нервные волокна не могут проникнуть через шрам.
В чем разница между саламандрами и млекопитающими? Причина может заключаться в немедленной реакции спинного мозга. У всех животных травма мгновенно приводит к спинномозговому шоку, во время которого вся нейронная активность глубоко подавляется, особенно в той части спинного мозга, которая все еще соединена с мозгом. Исчезают даже простейшие рефлексы. Когда шок проходит, спинной мозг ниже места повреждения становится гиперактивным. Его рефлексы становятся чрезвычайно усиленными и приводят к спастическому параличу мышц. Интересное различие заключается в продолжительности шока. У молодых саламандр и золотых рыбок это длится всего несколько минут, но у старых может продолжаться более недели. У млекопитающих на это уходит еще больше времени — до шести месяцев у человека.
Мы провели некоторые электрические измерения на позвоночниках саламандр и лягушек в нашей лаборатории. Поврежденная область оказалась сильно напряженной во время спинномозгового шока, даже несмотря на прекращение прохождения постоянного тока по всему спинному мозгу и по периферическим нервам, идущим из части ниже места травмы. Затем, когда шок прошел, появился неуклонно увеличивающийся отрицательный потенциал, его размер отражал количество разрастаний эпендимы и нервных волокон. Однако мы обнаружили, что только заново открыли эти потенциалы. Г. Н. Сорохтин и Ю. Б. Темпер провели те же измерения в Хабаровском медицинском институте двадцатью годами ранее. Паттерны шока и полярности коррелировали не только с активностью клеток, но и с конечным результатом успеха или неудачи регенерации. Несколько минут шока и, соответственно, короткий период позитива привели к полному восстановлению шнура. Более длительные задержки приводили к неполной регенерации, и, когда шок и положительный потенциал сохранялись в течение пяти-восьми дней или дольше, саламандра становилась полностью парализованной.
Насколько я знаю, единственные электрические измерения спинномозгового шока у млекопитающих были предварительными, проведенными в нашей лаборатории совместно с Карлом Као из больницы штата Вирджиния в Вашингтоне, округ Колумбия. Мы тестировали перерезанные концы пуповины у кошек в течение двадцати четырех часов и обнаружили только возрастающий положительный потенциал. Ситуация казалась очень похожей на электрическую разницу между конечностями саламандры и лягушки. Как и в большинстве случаев, положительные потенциалы, по-видимому, подавляли конструктивную клеточную активность, в то время как отрицательные способствовали ей.
Эксперимент, проведенный Као несколько лет назад, дал некоторые подтверждающие доказательства. Као сделал два разреза через спинной мозг каждой из нескольких кошек, получив центральный фрагмент длиной около 5 миллиметров, отделенный от каждого конца. Затем он вставил кусочки седалищного нерва в качестве прокладок в два разреза. Типичная дегенерация с кистами произошла на каждом конце спинного мозга, но не в изолированном участке. Фактически, в этой части наблюдался некоторый рост эпендимы и нервных волокон. Маленький кусочек, вероятно, был изолирован от положительных потенциалов, создаваемых в остальной части шнура. Следовательно, он избежал торможения и вырос. Похоже, что длительное воздействие электрического тока при спинномозговом шоке является главным препятствием на пути восстановления спинного мозга человека.
Должна быть возможность отменить эту полярность и заменить ее отрицательной, стимулирующей рост, используя электрод правильной формы. Более старые травмы, при которых спинальный шок прошел, могут потребовать другого подвода тока, а также хирургического удаления рубцов и кист. Материал электрода следует выбирать тщательно, поскольку некоторые металлы токсичны для нервных клеток. Кроме того, у людей низкое содержание эпендимы по сравнению со спинномозговыми нейронами, поэтому нам, возможно, придется добавить больше. Однако должно быть относительно легко вырастить больше эпендимальных клеток из образца, взятого у самого пациента, а затем ввести их, когда мы введем электрод.
Не так уж много лет назад жертвы травм позвоночника обычно довольно скоро умирали от инфекций или других осложнений. Теперь мы можем продлить их жизнь, но только с огромными социальными, финансовыми и психологическими издержками. Забегая вперед, скажем, что, как и в случае с повреждением сердца, теперь у нас есть надежда на запуск регенерации у людей. На самом деле, перспективы восстановления позвоночника более многообещающие. Клеточные процессы более знакомы, и есть несколько групп, таких как Американская ассоциация параличников, которые спонсируют исследования с большим воображением, чем правительственные агентства. Таким образом, электрические проблемы при лечении позвоночника могут быть решены раньше, чем в других областях.
Воображение публики захватили компьютерные методы стимуляции мышц, разрабатываемые Джерролдом Петровски, инженером из Государственного университета Райта в Дейтоне. Транслируемое по национальному телевидению зрелище того, как его пациентка Нэн Дэвис и другие парализованные нижние конечности делают пробные шаги и крутят педали трехколесных велосипедов с помощью собственной мускульной силы, было чрезвычайно захватывающим. Но если мы сможем заставить тело делать то же самое самостоятельно, это будет еще лучше. Любая степень регенерации только сделает другие методы более эффективными. Даже восстановление 10 процентов утраченных функций было бы невообразимым благословением для тех, кто сейчас беспомощен. Я чувствую, что электрические манипуляции при спинномозговом шоке должны быть тщательно протестированы сейчас, поскольку это, возможно, единственная область, где барьеры трагедии ближе всего к разрушению.
Мозг.
Может показаться глупым ожидать какой-либо регенерации в самой сложной из всех биологических структур - мозге, однако саламандры, некоторые рыбы и большинство лягушек на стадии головастика могут заменить большие его части, включая зрительные и обонятельные доли, или передний мозг, ту часть, из которой в ходе эволюции развились наши ценные полушария головного мозга. Повторное размещение зависит от врастания оставшихся чувствительных нервов, обонятельных нервов в случае переднего мозга и зрительных нервов в случае долей зрительного нерва. Когда эти нервы прорастают обратно в область, где был разрушен мозг, они стимулируют эпендимальные клетки в желудочках мозга, которые пролиферируют наружу, в поврежденную часть, а затем дифференцируются в новые нейроны и глиальные клетки. Если удалить нос или глаза животного таким образом, чтобы в зону повреждения не попадали нервы, регенерации не происходит.
Таким образом, отрастание мозга начинается во многом так же, как и в конечностях, с соединения нервных волокон с эпителиальной тканью. Помните, что эпендима эмбриологически является близкой родственницей эпидермиса и фактически может рассматриваться как "внутренняя кожа" центральной нервной системы. Поскольку электрическая среда, создаваемая нейроэпидермальным соединением, стимулирует клетки к дедифференцировке и делению в культе конечности саламандры, и поскольку мы запустили регенерацию конечности у крысы, грубо имитируя этот сигнал, представляется вероятным, что подобная уловка могла бы вызвать регенерацию мозга у животных, обычно лишенных этой способности.
Форма шока, получившая название распространяющейся депрессии Леао в честь ее первооткрывателя, невролога А. А. П. Леао, возникает после травм головного мозга. Начиная с места повреждения, он распространяется во всех направлениях, пока вся кора не станет электрически положительной и все ее нейроны не отключатся. Леао изучал его только в ответ на небольшие повреждения, когда он сохраняется в течение нескольких часов. Мы не знаем, происходит ли это у саламандр и как долго это длится после серьезного повреждения мозга млекопитающих. Совместное изучение депрессии Леао в сочетании с экспериментами по электрической стимуляции эпендимальных клеток могло бы открыть путь к самовосстановлению человеческого мозга.
Восстановление после инсульта и травм головы давным-давно научило нас тому, что мозг обладает большой пластичностью; то есть он может реорганизовываться таким образом, что неповрежденные участки берут на себя задачи, ранее выполнявшиеся утраченными клетками. Поддержка этой способности даже небольшим количеством регенерации может сделать выздоровление почти полным для многих людей с повреждением мозга. Впервые в истории неврологи могут надеяться перейти от описания мозга и спинного мозга к их восстановлению. Как недавно напомнил своим коллегам Джеффри Райсман из Лондонской лаборатории нейробиологии:
"... не было открыто никаких неизменных законов природы , которые правили бы вечно
восстановление нервной системы".
Двенадцать. Исправляю неправильный поворот.
Добро и зло часто произрастают на одном дереве, в теле человека, как в Эдеме. Ничто не иллюстрирует этот парадокс лучше, чем рак. Сегодня, благодаря прорывам в генетике, тысячи ученых ведут поиск онкогенов, фрагментов ДНК, которые, как предполагается, нажимают на спусковой крючок, запускающий злокачественную пулю. Конечно, уже давно известно, что рак не передается по наследству через яйцеклетку и сперматозоид, как гемофилия. Однако многие постулировали, что непосредственной причиной рака могут быть генетические изменения в соматических клетках. Обычно подавленные гены, хранящиеся в незамеченном углу наших генетических книжных полок с давних времен нашей эволюции, могут быть стерты только тогда, когда другие состояния организма "просто неправильны". Хотя предпосылка этой идеи, по- видимому, верна, биологи недавно пришли к выводу, что разница между нормальным геном, продуцирующим нормальный белок, и геном, который теоретически может вызывать рак, является единственной "типографской ошибкой" в целой главе аминокислотных последовательностей. Подобные ошибки случаются так часто, что мы все были бы поражены раком с младенчества, если бы это было все, что требовалось для начала заболевания. Что-то еще должно пойти не так, прежде чем несколько неправильных вариантов написания превратят всю библиотеку в тарабарщину.
Три основных критерия, по которым врач ставит диагноз рака, должны послужить отправной точкой в разгадке тайны его причины. Прежде всего, болезнь всегда возникает не из чужеродного микроба, а из ранее нормальной клетки организма хозяина, а раковые клетки более примитивны, чем их здоровые предшественники. Более того, этот атавизм отражает серьезность заболевания: чем проще клетки, тем быстрее они растут и тем труднее их лечить, в то время как опухоль, которая все еще напоминает исходную ткань, менее злокачественна.
Вторым критерием является скорость роста. Раковые клетки быстро размножаются, в отличие от медленного, тщательно контролируемого митоза нормальных клеток. Рука об руку с этой неконтролируемой пролиферацией идет аналогичное отсутствие контроля над структурным устройством клеток. Их мембраны не выстраиваются нормальным, специфическим образом, и они образуют беспорядочную массу вместо полезной архитектуры. Как еще один результат безудержного размножения, рак не соблюдает "пограничных законов" нормальной ткани. Вместо этого он империалистически вторгается в своих соседей. Кроме того, поскольку клетки не образуют какой-либо структуры, некоторые из них постоянно отламываются, разносятся по крови и лимфе и образуют колонии-метастазы — по всему организму.
Третьим основным критерием рака является метаболический приоритет. Пораженная ткань жадно поглощает все питательные вещества, циркулирующие в крови; здоровая часть тела получает то, что осталось. По мере размножения и роста опухолей они потребляют всю доступную пищу, а хозяин истощается и умирает.
На данный момент мы можем сделать одно важное наблюдение: за исключением отсутствия контроля, все три характеристики — простота клетки, скорость митоза и приоритет метаболизма — являются отличительными признаками двух нормальных состояний: эмбрионального роста и регенерации.
Рассматривая сходство между эмбрионом и опухолью, важно иметь в виду одно отличие. Несмотря на то, что эмбрион находится в теле своей матери, он является целостным организмом, и контроль над его клетками в первую очередь принадлежит ему самому, а не взрослому человеку. Более тридцати лет назад в Швейцарии Г. Андрес исследовал эту взаимосвязь, имплантируя эмбрионы лягушек в различные ткани тела взрослых лягушек. Всякий раз, когда хозяин просто не отторгал трансплантат, эмбрион перерождался в высокозлокачественную метастазирующую опухоль. В результате Андрес предложил теорию рака, которая остается провокационной и сегодня: нормальная клетка становится раковой в результате дедифференцировки. По словам Андреса, это изменение опасно не само по себе, а потому, что оно происходит в постнатальном периоде
животное, средства контроля, которые обычно удерживали бы эти неоэмбриональные клетки под контролем, не работают.
Связь рака с регенерацией еще более интересна. В последнем случае быстрый рост примитивных клеток, имеющих метаболический приоритет, происходит у взрослого человека, но при надлежащем контроле, как у эмбриона, те животные, которые лучше всего регенерируют, наименее восприимчивы к раку. В целом, по мере того, как сложность человека возрастает по эволюционной лестнице, регенерация снижается и рак становится более распространенным явлением. Хотя саламандры находятся примерно на полпути по степени сложности, они, пожалуй, наименее специализированные из всех наземных позвоночных. Они обладают потрясающими регенеративными способностями и почти не вызывают рака. Даже для того, чтобы получить у них опухоли в лаборатории, требуется много усилий. Взрослые лягушки, с другой стороны, имеют тела, гораздо более специализированные для их земноводного образа жизни; они очень мало регенерируют и подвержены нескольким видам рака.
В 1948 году Мэрил Роуз решила посмотреть, может ли окружающая среда регенерирующей конечности саламандры контролировать примитивные раковые клетки так же, как клетки бластемы. Он взял кусочки опухоли почки, распространенной у лягушек, и пересадил их в конечности саламандр. Эти опухоли приживались лучше, чем у большинства других, и вскоре убивали животных, когда им позволяли бесконтрольно распространяться. Однако, когда Роуз ампутировала ногу чуть ниже или через злокачественное образование, последовала нормальная регенерация, и раковые клетки дедифференцировались более полно по мере образования бластемы. Затем, по мере роста новой ножки, бывшие опухолевые клетки лягушки повторно дифференцировались вместе сбластемой. Клетки лягушки было легко отличить от клеток саламандры по их меньшим ядрам, и микроскопическое исследование показало, что мышцы лягушки смешаны с мышцами саламандры, клетки хряща лягушки среди хрящей саламандры и так далее.
Этот чрезвычайно важный эксперимент подтвердил гипотезу Роуза о том, что система управления регенерацией также может контролировать рак. Это подразумевало, что раковые клетки не были особенными, а просто эмбриональными клетками в постэмбриональном организме. Работа Роуза несколько лет спустя привела непосредственно к теории Андреса.
К сожалению, биология все еще была прочно захвачена антидедифференционизмом, и эти идеи частично высмеивались, частично игнорировались. Эта реакция сдерживала исследования рака на десятилетия, потому что догма подразумевала, что канцерогенез, как и дифференцировка, необратим — однажды возникшая раковая клетка всегда остается раковой. До тех пор, пока эта точка зрения была священной, единственным возможным способом вылечить рак было вырезать его или убить с помощью лекарств и рентгеновских лучей. Вот уже пятьдесят лет мы побеждаем эту дохлую лошадь с трагически скромным увеличением показателей выживаемости. Хирургия эффективна только против опухолей, которые еще не распространились. Химиотерапия зависит от различий между злокачественными и здоровыми клетками. Однако различия не так велики, как нам бы хотелось, потому что рак возникает не в каком-то далеком болоте, а в результате незначительных изменений в наших собственных клетках. Следовательно, химиотерапия и рентген неизбежно вызывают определенные повреждения и в нормальных клетках. Врачи, будучи всего лишь людьми и разделяя боль и ужас своих пациентов, разработали еще более жестокие методы лечения. В нашей войне с раком мы загнали себя в своего рода вьетнамский синдром: чтобы уничтожить наших врагов, мы убиваем наших друзей. Как заметил в этом контексте персонаж мультфильма Уолта Келли Пого, "Мы встретились с врагом, и он - это мы".
Реинтегрирующий подход.
Но, конечно, вы можете подумать, что если бы эта теория рака имела какой-либо потенциал для излечения, исследовательское учреждение рассмотрело бы ее. И, несомненно, были бы какие-то подтверждающие доказательства. К сожалению, даже несмотря на то, что детулирование и переоснащение клеток теперь признано всей биологией, старые привычки все еще сохраняются на большей части иерархии предоставления. Например, несколько лет назад я познакомился с молодым научным сотрудником Национального института рака, который хотел изучить связь между регенерацией и раком. Он даже показал мне свое предложение, отличное предложение. Я сказал ему, что у него будут неприятности, если он подаст заявку в NCI, но он сказал, что его босс одобрил и он был уверен, что получит грант. Через месяц его выгнали из института, и проект так и не был реализован
финансируется. Тем не менее, подтверждающие данные, полученные в результате исследований на периферии, существуют.
Поскольку регенерация не может происходить без стимуляции и контроля нервов, можно было бы ожидать, что они оказывают некоторое контролирующее воздействие на рак. По-видимому, оказывают. Еще в 1920-х годах несколько экспериментаторов имплантировали опухоли в денервированные участки. Все без исключения раковые клетки лучше приживались и росли быстрее, чем там, где нервы были неповреждены. Ранние работы по этому вопросу подвергались критике на том основании, что денервация могла снизить эффективность системы кровообращения, что, в свою очередь, усилило бы злокачественный рост. Затем, в середине 1950-х и 1960-х, более сложные методы установили ту же взаимосвязь. Отсутствие нервов ускорило рост опухоли, а изменения в кровоснабжении не оказали существенного влияния.
Дополнительные доказательства, подтверждающие вывод Роуза о том, что регенеративный контроль вызывает регресс опухолей, были получены в результате серии экспериментов Ф. Зайлерн-Аспанга и К. Краточвила из Австрийского института исследования рака в 1962 и 1963 годах. Они работали с саламандрами, но вместо имплантации опухолевых клеток лягушки они вызвали рак кожи с помощью многократного применения канцерогенных химических веществ. Проявляя настойчивость, они в конечном итоге получали опухоли, которые проникали в подповерхностные ткани, давали метастазы и убивали животных. В одной серии они нанесли канцероген на основание хвоста; там образовалась первичная опухоль, а метастазы случайным образом появились в остальной части тела. Если бы они затем ампутировали хвост, оставив первичную опухоль неповрежденной, эта злокачественная опухоль исчезла бы по мере отрастания хвоста. Исследования клеток показали, что они не погибли и не дегенерировали, а, по-видимому, вернулись к нормальной коже. Кроме того, все второстепенные
опухоли тоже исчезли, как будто ими управляли дистанционно от основной. В итоге у саламандры вырос новый хвост, а рака не было. Однако, если первичная опухоль находилась в отдаленной точке тела, ампутация хвоста не имела никакого эффекта. Несмотря на то, что хвост регенерировал, основная раковая опухоль и ее ответвления прогрессировали, и животное умерло.
Это исследование в сочетании с исследованием Роуза показывает, что регенерация вблизи первичной опухоли может вызвать ее регресс, возвращаясь к нормальному типу ткани. Я сомневаюсь, что в ногах или хвостах есть что-то особенное; я бы предсказал, что отрастание в любой части тела, если оно было рядом с первичной опухолью, имело бы тот же эффект. Ключом к регрессии, по-видимому, является изменение в непосредственной близости от злокачественного новообразования. Электрические токи в нервах и особенно в нейроэпидермальном соединении кажутся вероятными кандидатами, поскольку их достаточно, чтобы запустить регенерацию у животных, в норме неспособных к ней.
Существует множество доказательств того, что состояние всей нервной системы может влиять на рак. Еще в 1927 году Элида Эванс, ученица Карла Юнга, задокументировала связь между депрессией и раком в исследовании, которым почти полностью пренебрегали в последующие годы. В рамках долгосрочного проекта, начатого в 1946 году доктором Кэролайн Беделл Томас из Медицинской школы Джона Хопкинса, студентам были предложены личностные тесты, и частота заболеваний среди них была зафиксирована за несколько десятилетий. В этом и более поздних исследованиях высокий риск развития рака коррелировал с определенным психологическим профилем, который включает плохие отношения с родителями, жалость к себе, самоуничижение, пассивность, навязчивую потребность нравиться и, прежде всего, неспособность выйти из депрессии после какого-либо травмирующего события, такого как смерть близкого человека или потеря работы. У такого человека рак обычно следует за потерей через год или два.
Несколько врачей обнаружили, что они могут значительно повысить шансы онкологических больных на излечение с помощью методов биологической обратной связи, медитации, гипноза или визуализации. Несколько лет назад О. Карл Саймонтон, онколог, и Стефани Мэтьюс-Саймонтон, психолог, начали использовать все эти методы, уделяя особое внимание тому, чтобы у пациентов сложилась четкая картина рака и реакции их организма на него. Например, пациент может каждый день проводить период медитации, представляя белые кровяные тельца в виде рыцарей на белых конях, побеждающих армию мародеров в черных плащах. Когда Саймонтоны свели в таблицу свои первые результаты по "смертельным" случаям, они обнаружили, что из 159 человек, которые, как ожидалось, умрут менее чем через год, те, кто в конечном итоге умер, прожили в два раза дольше. Рак полностью регрессировал в 22 процентах случаев и отступал еще в 19 процентах. Эти результаты подтвердились, и в настоящее время проводится визуализация
применяется в некоторых других программах лечения рака.
Психолог из Пенсильванского университета Говард Холл, тестировавший гипноз на повышение активности лейкоцитов, обнаружил 40-процентное увеличение количества клеток у своих более молодых, более отзывчивых испытуемых всего через неделю после сеанса транса. Хирург из Нью-Хейвена Берни Сигел (Bernie Siegel) продолжил развивать методы Си- монтонов в терапевтических группах, называемых Исключительными онкологическими пациентами. Заставляя пациентов рисовать рисунки, раскрывающие их истинное психологическое состояние без защитных механизмов, затем работая над комплексным изменением мировоззрения (тотальная реакция ЦНС) для мобилизации воли к жизни, Сигел помог своим пациентам значительно улучшить качество и количество их жизней по сравнению с клиническими прогнозами. Такой подход также повышает эффективность химиотерапии при минимизации ее побочных эффектов и значительно увеличивает вероятность "чуда" — полной регрессии и излечения рака.
Во всем этом действительно не должно быть ничего удивительного. Под гипнозом разум может полностью блокировать боль, и исследования, описанные в следующей главе, показали, что это достигается путем изменения электрических потенциалов в теле. Как мы можем быть уверены, что это не создаст соответствующих электрических изменений вокруг опухоли и не расплавит ее? Однако с этими психологическими подходами все еще существуют серьезные проблемы. Лишь меньшинство людей способно или желает проявить высокий уровень самоотдачи, необходимый для того, чтобы заставить их работать, даже под прицелом смерти. Более того, они требуют времени, именно того, чего не хватает больному раком, и часто не приводят к полному излечению, даже если их усердно применять. Тем не менее, это обнадеживающие признаки того, что ситуация начинает меняться от военного режима к более простому — более элегантному, как сказал бы математик, — идеалу изменения клеточной среды, которая позволяет опухоли процветать.
Могли бы мы действительно выполнить эту работу более непосредственно, применив надлежащий электрический ввод, чтобы направить верное регенеративное воздействие на опухоль? Мне грустно говорить, что большинство из немногих исследователей, которые пробовали электричество против рака, использовали подход "убей врага". Опухоли несколько более чувствительны к нагреву, чем нормальные ткани, поэтому некоторые врачи используют направленные лучи микроволн для их приготовления, не разрушая, как надеются, слишком много здоровых клеток. Скоро ожидается одобрение FDA для общего использования этого метода. Со времен Берра и Лунда было известно, что растущая ткань электрически отрицательна, а рак - самый отрицательный из всех. Следовательно, некоторые исследователи пытались подавить рост опухоли, устраняя нарушающую полярность положительным током. Первые сообщения были обнадеживающими, но теперь мы знаем, что токсичные ионы металлов выделяются из большинства положительных электродов, поэтому этот метод следует тестировать с большой осторожностью.
Только одна исследовательская группа искала восстанавливающий эффект электрического тока. В конце 1950- х Кэрролл Э. Хамфри и Э. Х. Сил из Лаборатории прикладной физики университета Джона Хопкинса опробовали импульсное прямое воздействие на стандартизированные быстрорастущие опухоли кожи у мышей. Несмотря на то, что они использовали как положительные, так и отрицательные полярности, их результаты казались сенсационными. В одной серии они добились полной ремиссии у 60 процентов подопытных животных всего через три недели; все контрольные мыши к тому времени умерли. В другой серии контрольных опухолей средний размер опухолей, обработанных током, был в семь раз больше. К сожалению, имеющиеся данные также не подтверждают этот подход. В экспериментах моей группы с клетками фибросаркомы человека in vitro как отрицательный, так и положительный ток ускоряли рост более чем на 300 процентов. С другой стороны, как упоминалось в главе 8, мы обнаружили, что можем приостановить митоз в клетках фибросаркомы с помощью ионов серебра, вводимых при незначительных уровнях положительного тока. В течение одного дня воздействия клетки, по-видимому, полностью дедифференцировались, и они прекратили делиться на месяц без дополнительной обработки, хотя мы регулярно меняли питательную среду. Очевидно, что этот вопрос нуждается в более тщательном изучении.
Некоторые исследователи полагают, что импульсные электромагнитные поля могут быть полезны при лечении рака. Арт Пилла, работающий с Ларри Нортоном и Лори Тансман из Медицинской школы Маунт-Синай в Нью-Йорке, а также Уильямом Ригельсоном из Медицинского колледжа Вирджинии, утверждает, что обнаружил последовательность импульсов, которая значительно увеличивает время выживания мышей, больных раком. Пока что эти экспериментаторы говорят, что они повысили эффективность химиотерапии у лабораторных животных с PEMF, но не обнаружили паттерна пульсации, который последовательно регрессировал бы опухоли in vivo, хотя Пилла и Стив Смит смогли трансформировать клетки злокачественной лимфомы (рак лимфатических узлов) в доброкачественные фибробласты в культуре.
Однако утверждение о том, что PEMF может замедлять развитие рака у животных, имеет серьезные недостатки. В этих экспериментах все животное подвергалось воздействию поля, а не только та часть тела, на которой был обнаружен рак. Пульсирующее поле (как и почти любое изменяющееся во времени магнитное поле) вызывает у животного реакцию на стресс (см. Главу 15). На короткое время это повышает активность иммунной системы, которая замедляет рост опухоли. Однако воздействие поля на саму опухоль заключается в ускорении ее развития, и в долгосрочной перспективе дополнительный стресс - это последнее, в чем нуждается больное раком животное. Эти эксперименты не могут быть использованы для указания на безопасность или пользу PEMF в отношении рака. Поскольку для заживления костей поля направлены только на небольшие участки, PEMF, применяемый на людях, не вызывает стресса, повышенной реакции иммунной системы или какой-либо сопутствующей противоопухолевой активности.
Некоторые провода, такие как электрически инжектируемое серебро, остаются многообещающими. В 1950-х и 1960-х годах доктор Кеннет Маклин опубликовал несколько интересных работ об использовании магнитных полей в борьбе с опухолями у мышей. Он верил, что излечил несколько случаев рака с помощью стационарных магнитных полей, и некоторые неортодоксальные целители в Америке и Индии, использующие постоянные магниты, делали аналогичные заявления. Разница в действии стационарных и изменяющихся во времени полей (см. Главы 14 и 15) приводит меня к предположению, что стационарное магнитное поле, если оно достаточно сильное, действительно может остановить митоз в злокачественных клетках.
В связи с преобладающими взглядами на исследования рака, ключевую работу еще предстоит проделать. Даже многообещающие неэлектромагнитные подходы стали жертвами предвзятости. Например, есть убедительные доказательства того, что мегадозы витамина С замедляют рост опухоли и повышают шансы на полное излечение, но Лайнусу Полингу не удалось убедить ни один из влиятельных институтов провести крупномасштабное исследование. В настоящее время финансируются некоторые испытания на животных, но, поскольку витамин С нетоксичен, гораздо больше смысла имело бы проведение немедленных клинических экспериментов на большом количестве людей.
При проверке связи с регенерацией, в частности, необходимо провести два эксперимента. Кто-то должен попытаться воспроизвести электрическую среду регенерации вокруг опухолей у лабораторных животных, используя электроды. Это потребовало бы введения небольших отрицательных токов для тщательной проверки гипотезы о том, что раковые клетки застряли в состоянии неполной дедифференцировки. Идея состояла бы в том, чтобы дедифференцировать их до конца, а затем позволить нормальным процессам в организме превратить их в здоровые зрелые клетки. Ту же гипотезу следует проверить другим способом, хирургическим путем создав нейроэпидермальные соединения вблизи опухолей. Скоро ли будут проведены эти эксперименты? Хотел бы я знать. Многомиллиардная бюрократия, занимающаяся исследованиями рака, безусловно, могла бы себе это позволить, но, хотя есть несколько признаков перемен, истеблишмент застрял в почти примитивном состоянии военного менталитета. В течение многих лет я утверждал, что мы не узнаем гораздо больше об аномальном росте, пока не узнаем больше о нормальном виде. Такой подход может привести к созданию методов лечения рака, которые действительно совместимы с нашим организмом, гораздо безопаснее и эффективнее, чем упрощенные и опасные методы, которые сейчас вошли в моду.
Часть 4. Сущность жизни.
И если тело не было душой, то что такое душа?
— Уолт Уитмен
Галлюцинация - это просто реальность, с которой нам обычно не нужно беспокоиться.
—Стелла Денова
Тринадцать. Пропавшая глава.
Студенты-медики часто испытывают глубокий, раздирающий самолюбие шок в середине своего обучения, когда внимание переключается с классной комнаты на больничную койку. Мой опыт был типичным, поскольку в 1940-х годах это разделение было еще более четким, чем сегодня. После двух лет изучения научных основ медицины мы с одноклассниками считали себя довольно умными. За долгие дни и еще более долгие ночи лекций, конспектов, лабораторных работ, книг, обзоров, рефератов и экзаменов мы так глубоко впитали дистиллированную мудрость веков, что, несомненно, должны знать все, что только можно знать о телах и болезнях. Казалось, все, что нам оставалось, - научиться применять эти знания в качестве врачей-подмастерьев. Затем мы начали заниматься со старшими сотрудниками клинических отделений, ветеранами менее
научная эра, которая подвела нас. Их послание вскоре стало ясным: в конце концов, мы знали чертовски мало; никто не знал. Все наше обучение было в порядке, насколько это возможно, но в беспокойных палатах Бельвью часто все шло не по правилам.
Величайшим учителем, который у меня был в те дни, был мой профессор хирургии, доктор Джон Малхолланд, гранитный утес мужчины, чья короткая стрижка "ежик" серого цвета подчеркивала его бескомпромиссный идеализм. Любой намек на лень, нетерпение или безразличие со стороны его студентов вызывал резкий выговор, но Малхолланд был подчеркнуто вежлив и сострадательен к самому грязному алкашу, которому требовался врач. Он показал нам бесчисленные проблемы и техники на своих демонстрационных лекциях, проводимых в амфитеатре девятнадцатого века, но он снова и снова повторял одно важное сообщение: "Хирург может разрезать, удалить или переставить ткани и зашить рану, но только пациент может произвести заживление. Хирурги всегда должны быть смиренными перед этим чудом. Мы должны обращаться с тканями уверенно и бережно, и прежде всего мы не должны причинять вреда, потому что мы не более чем помощники природы".
Ни один из наших учебников не мог рассказать нам, как и почему происходит исцеление. Они объясняли основы научной медицины — анатомию, биохимию, бактериологию, патологию и физиологию, — каждая из которых касалась одного аспекта человеческого организма и его расстройств. В рамках каждого предмета организм был дополнительно разделен на системы. Химия мышц и костей, например, преподавалась отдельно от химии пищеварительной и нервной систем. Тот же подход используется и сегодня, поскольку фрагментация - это единственный способ справиться со сложностью, которая в противном случае была бы непосильной. Эта стратегия идеально подходит для понимания космических кораблей, компьютеров и других сложных механизмов, и она очень полезна в биологии. Однако она приводит к редукционистскому предположению, что как только вы понимаете части, вы понимаете целое. Такой подход в конечном счете терпит неудачу при изучении живых существ — отсюда широко распространенный спрос на альтернативную, холистическую медицину, - поскольку жизнь не похожа ни на одну машину, когда-либо созданную людьми: это всегда нечто большее, чем сумма ее частей.
С помощью тонких методов лабораторного культивирования мы можем удалить у животного определенные органы и ткани, такие как кости, сердце, поджелудочная железа, мозг или группы нервных клеток, сохраняя их живыми в течение нескольких дней или недель. Большая часть современной биологии на Западе основана на поведении таких изолированных систем, которое предполагается таким же, как и в живом организме. Российская биология, основанная на концепции Ивана Павлова о теле как неделимой единице, всегда скептически относилась к результатам культивирования тканей, считая эти "парабиотические" реакции лишь намеком на окончательные исследования всего животного. Здравый смысл этой точки зрения подтверждается тем фактом, что жизнь очень плохо переносит фрагментацию: за исключением простейших видов, удаление чего-либо большего, чем несколько клеток, всегда разрушает организацию, а следовательно, и организм. Даже если бы мы могли культивировать по отдельности все органы и ткани, а затем собрать их вместе, как чудовище доктора Франкенштейна, у нас все равно, при нашем нынешнем уровне знаний, была бы всего лишь коллекция различных видов мяса, а не живое существо. Как однажды написал Альберт Сент-Дьердь, "Биология - это наука о невероятном", и мы редко можем предсказать новые открытия на основе того, что уже понимаем.
Эти ограничения были четко осознаны американской медициной в 1940-х годах, но, похоже, постепенно о них забыли. Сегодня большинство докторов медицины молчаливо предполагают, что, как только будут заполнены несколько белых пятен, устоявшиеся фундаментальные науки станут всем, что нам когда-либо понадобится для ухода за больными. В результате они теряют лес среди деревьев. Из дисциплин, составляющих основу медицины, только физиология пытается объединить структуру и функции в целостную картину того, как работает организм. Поэтому ее часто называют королевой биологических наук, но даже в этой области синтез осуществляется орган за органом. Однако существует одна группа органов — нервная система, — которая координирует деятельность всех остальных; получая, передавая и накапливая информацию, она объединяет все части в эту трансцендентную совокупность фрагментов - организм. Таким образом, единственной дисциплиной, которая ближе всего подходит к изучению живого существа во всей его полноте, является нейрофизиология, которая в 1940-х годах была уже настолько сложной, что стала почти самостоятельной наукой.
Однако даже нейрофизиология не смогла объяснить тайну исцеления. Мои лучшие тексты либо полностью игнорировали это, либо отмахивались от этого в нескольких расплывчатых абзацах. Более того, мой опыт работы в Bellevue во время интернатуры и ранней ординатуры убедил меня в том, что успех врача во многом обусловлен не техническим мастерством, а заботой, которую он или она проявляет по отношению к пациентам. Вера пациента во врача глубоко повлияла на результат многих методов лечения. Определенные средства, такие как пенициллин, применяемый против чувствительных к нему бактерий, срабатывали каждый раз. Однако другие рецепты были не столь предсказуемы. Если пациент думал, что лекарство подействует, оно обычно подействовало; в противном случае оно часто не подействовало, каким бы современным оно ни было. К сожалению, важность отношений между врачом и пациентом была принижена новой научной медициной. Новое поколение врачей утверждало, что эта сила веры каким-то образом не была реальной, что пациенты только думали, что им становится лучше — немного вопиющей бессмыслицы, которую следовало бы быстро развеять небольшим количеством непредубежденности и заботливой внимательности при ежедневных обходах. Не было известно ни одной анатомической структуры или биохимического процесса, которые давали бы хоть малейшую причину верить в подобную вещь, поэтому от нее отказались как от миража, оставшегося со времен колдовства. Эффект плацебо, как его сейчас называют, был задокументирован лишь несколько десятилетий спустя и до сих пор не полностью принят как неотъемлемая часть процесса исцеления, но с годами я убедился, что это физиологическое воздействие разума на тело, такое же реальное, как воздействие ветра на дерево.
Недостаток наших знаний об исцелении в целом и его психологической составляющей в частности посеял в моем сознании семена сомнения. Я больше не верил, что только наша наука является достаточной основой для медицинской практики. Как хирург, я пытался применять принцип взаимодействия в своих собственных палатах, проводя больше времени в разговорах с пациентами, давая им понять, что я забочусь о них так же, как забочусь о м. Естественно, когда я стал учителем, я попытался передать свои убеждения другим.тПо мере того, как я набирался опыта, я все больше и больше убеждался, что во всех учебниках не хватает главы — той, которая должна была связать все это воедино и помочь нам, врачам, понять гармонию тела, которую мы пытались восстановить.
Когда я начал заниматься исследованиями, я стремился к довольно ограниченной цели из многих, которые меня привлекали, — выяснить, что стимулирует и контролирует рост, необходимый для исцеления, — но в глубине моего сознания всегда были более важные вопросы, которые преследовали меня со времен медицинской школы: что объединяет организм, делая каждую клетку зависимой от потребностей целого? Как получилось, что целое существо могло делать то, чего ни один из его компонентов не мог делать по отдельности? Что сделало организм самодостаточным, самоуправляемым, самовосстанавливающимся? Если уж на то пошло, я хотел знать, что делает живые существа живыми. Интуитивно я чувствовал уверенность, что ответы не обязательно должны быть вечно скрыты в мистических головоломках, они могут быть научно познаны. Однако они потребовали бы свежего научного подхода, а не простых механистических догм, оставшихся с прошлого века. В результате исследований нервов и регенерации, описанных на предыдущих страницах, я полагаю, что теперь могу набросать хотя бы наброски этой недостающей главы.
На протяжении веков было известно, что нервы - это линии связи в организме. Тем не менее, вся информация, собранная нейрофизиологами, не выявила объединяющего фактора, стоящего за исцелением. Марк Сингер доказал, что нервы необходимы для регенерации, однако сложная система импульсов и нейротрансмиттеров, которая до недавнего времени составляла все, что мы знали о нервах, не передает никаких сообщений во время процесса. Нервы так же важны для более простых видов лечения. Проказа и диабет иногда нарушают нервную функцию конечностей. Когда это происходит, раненая конечность не только не заживает, но часто дегенерирует намного сильнее, чем сама травма. Я часто думал об этом парадоксе в связи с другими реальностями, которые плохо объяснялись нервными импульсами, такими как сознание и его многочисленные уровни, сон, биологические циклы и экстрасенсорные переживания. Однако как врача меня больше всего интересовала тайна боли.
Это наименее изученная из сенсорных функций, но, должно быть, она возникла одной из самых первых. Без этого живые существа были бы устроены настолько плохо, что не смогли бы выжить, поскольку они никогда не знали бы, что представляет опасность и когда следует предпринять защитные действия. Боль совершенно отличается от осязания. Если вы положите палец на горячую плиту, вы сначала почувствуете прикосновение, а ощутимая боль появится спустя некоторое время, после того, как рефлекс уже отдернет вашу руку. Очевидно, что боль передается другим способом. Более того, существуют разные типы боли. Боль в коже отличается от боли в голове, животе или мышцах. Если вы когда-нибудь захотите смутить нейрофизиолога, попросите объяснить причину боли.
В начале моей работы над регенерацией мне пришло в голову, что я наткнулся на другой метод восстановления нервной функции. Я представил себе медленно меняющиеся токи, текущие по нейронам, их колебания передают информацию аналоговым способом. Хотя я сосредоточил свое основное внимание на роли этих токов в исцелении, я продолжал исследовать другие направления на стороне. Я сделал это отчасти из простого любопытства, но также и потому, что понял, что, независимо от того, насколько хороша моя теория постоянного тока для исцеления, у нее было бы больше шансов быть рассмотренной, если бы я мог осветить некоторые ее детали в более широком контексте.
При изучении исцеления я имел дело только с выходной стороной системы, с напряжениями и токами, посылаемыми в поврежденную область, чтобы направлять клетки в восстановлении повреждений. Кибернетика и здравый смысл в равной степени подсказывали мне, что, прежде чем организм сможет восстановить себя, он должен знать, что был поврежден. Другими словами, рана должна болеть, и боль должна быть частью входной части системы. Конечно, если выходная сторона управлялась электрическими токами, не имело смысла предполагать, что входная сторона полагалась на нервные импульсы.
В то же время меня мучила еще одна проблема. Импульсы и ток, казалось, сосуществовали, однако все, что мы знали о нервных импульсах и электричестве, говорило о том, что они не могут проходить через один и тот же нейрон одновременно, не мешая друг другу. Теперь у нас есть решения обеих проблем, благодаря интуиции. Способы, которыми были получены ответы, показывают, как один эксперимент часто способствует другому, не связанному с ним, и как политика иногда приносит пользу науке.
Созвездие Тела.
В начале 1960-х, после того как я опубликовал несколько исследовательских работ, ко мне без предупреждения пришел полковник из Главного армейского хирургического управления. Он сказал, что с самого начала следил за моей работой, и у него появилась идея, которую он хотел обсудить. Ему понравилось, слышал ли я когда-нибудь об акупунктуре. Я сказал ему, что этому не учат в медицинской школе. Хотя я читал об этом, у меня не было прямого опыта в этом, и я не знал, приносит ли это какую-либо пользу.
"Я могу сказать вам наверняка, что это действительно работает", - ответил он. "Это определенно снимает боль. Но мы не знаем, как это работает. Если бы мы знали это, армия могла бы взять это на вооружение для использования медиками в военное время. Прочитав вашу работу, некоторые из нас задались вопросом, может ли это работать электрически, так же, как регенерация. Что вы думаете?"
Это была новая идея для меня, но я сразу же подумал, что она хорошая. Хотя нейрофизиологи интенсивно изучали боль на протяжении десятилетий, до сих пор не существовало последовательной теории о ней или о ее блокировании анестетиками и обезболивающими средствами. Из-за биохимического уклона западной медицины никакие обезболивающие, кроме лекарств, всерьез не рассматривались. Возможно, физический метод мог бы дать нам ключ к пониманию того, что такое боль на самом деле.
Мы проговорили несколько часов, но после этого я больше ничего не слышал от полковника, и у меня не было возможности развить его идею до тех пор, пока не прошло более десяти лет. В 1971 году, во время поездки по Китаю в качестве одного из первых западных журналистов, допущенных коммунистами, обозреватель New York Times Джеймс Рестон стал свидетелем нескольких операций, при которых иглоукалывание было единственным обезболивающим средством, а ему самому после экстренной аппендэктомии иглами снимали послеоперационную боль. Его репортажи широко освещали акупунктуру в новостях. Это был почти медицинский эквивалент "Спутника". Вскоре Национальные институты здравоохранения запросили предложения об исследованиях китайской методики, и я ухватился за этот шанс.
В то время на Западе преобладало мнение, что если иглоукалывание вообще работает, то оно действует через эффект плацебо, как функция веры. Следовательно, он должен быть эффективен только примерно в трети случаев, точно так же, как фиктивные таблетки в клинических испытаниях. Многие из тех, кто подавал заявки на получение первых грантов, начинали с этой идеи и с того, что не имеет значения, куда вы воткнете иголки. Таким образом, большая часть наших ранних исследований просто опровергла эту ошибку, которую китайцы — и, по-видимому, армия США — сделали давным-давно. Вспоминая свой разговор с полковником, я предложил более элегантную гипотезу.
Акупунктурные меридианы, как я предположил, были электрическими проводниками, которые передавали сообщение о повреждении в мозг, который реагировал, посылая обратно соответствующий уровень постоянного тока для стимулирования заживления в проблемной области. Я также постулировал, что интеграция мозгом входных данных включает в себя сообщение сознанию, которое мы интерпретируем как боль. Очевидно, что если бы вы могли заблокировать входящее сообщение, вы бы предотвратили боль, и я предположил, что иглоукалывание делает именно это.
Любой ток ослабевает с расстоянием из-за сопротивления вдоль кабеля передачи. Чем меньше сила тока и напряжение, тем быстрее ток иссякает. Инженеры-электрики решают эту проблему, устанавливая время от времени усилители-бустеры вдоль линии электропередачи, чтобы восстановить силу сигнала. Для токов, измеряемых в наноамперах и микровольтах, усилители должны находиться на расстоянии не более нескольких дюймов друг от друга - точно так же, как точки акупунктуры! Я представил себе сотни маленьких генераторов постоянного тока, похожих на темные звезды, посылающих свое электричество по меридианам внутренней галактики, которую китайцы каким-то образом обнаружили и исследовали методом проб и ошибок более двух тысяч лет назад. Если бы точки действительно были усилителями, то металлическая игла, воткнутая в одну из них и соединяющая ее с близлежащими тканевыми жидкостями, замкнула бы ее и прекратила передачу болевого сигнала. И если целостность здоровья действительно поддерживалась сбалансированной циркуляцией невидимой энергии через это созвездие, как верили китайцы, тогда различные схемы размещения игл действительно могли бы привести текущие процессы в гармонию, хотя эта часть лечения еще не оценена западной медицинской наукой.
Самая большая проблема, с которой столкнулась западная медицина при принятии иглоукалывания, заключалась в том, что не было известных анатомических структур, соответствующих меридианам, этим проводам под напряжением, предположительно находящимся прямо под кожей. Некоторые исследователи утверждали, что обнаружили крошечные скопления сенсорных нейронов там, где находились точки, но другие тщетно искали их. Мое предложение предлагало удобный способ решения проблемы. Если бы линии и точки действительно были проводниками и усилителями, поверхность над ними имела бы определенные электрические различия по сравнению с окружающей поверхностью: сопротивление было бы меньше, а электропроводность, соответственно, больше, и источник питания постоянного тока должен быть обнаружен прямо в точке. Некоторые врачи, особенно в Китае, уже измерили более низкое сопротивление кожи над точками и начали использовать медленные импульсы тока, примерно два в секунду, вместо игл. Если бы мы могли подтвердить эти колебания кожного сопротивления и измерить ток, идущий от точек, мы бы знали, что акупунктура реальна в западном понимании, и мы могли бы уверенно продолжать поиски физических структур.
Я получил грант и использовал часть денег, чтобы нанять Марию Райхманис, блестящего молодого биофизика, которая была последней аспиранткой Чарли Бахмана. Ее сочетание математических способностей и практичности быстро привело нас к результатам. Вместе мы разработали электрод "нож для резки пиццы" - колесо, которое можно было катать по меридианам, чтобы получать надежные непрерывные показания, а также квадратную сетку из тридцати шести электродов, чтобы получать карту показаний вокруг каждой точки.
Мария измерила вдоль первых меридианов толстую кишку и перикардиальные линии на верхней и нижней поверхностях, соответственно, каждой руки, и нашла предсказанные электрические характеристики в половине точек. Самое главное, что одни и те же баллы были выявлены у всех тестируемых людей. Поскольку акупунктура представляет собой тонкое сочетание традиций, эксперимента и теории, другие точки могут быть ложными; или они могут быть просто слабее или другого вида, чем те, которые были обнаружены нашими инструментами. Наши показания также показали, что по меридианам проходит ток, и его полярность, соответствующая входной стороне двусторонней системы, которую мы нанесли на карту у амфибий, показала приток в центральную нервную систему. Каждая точка была положительной по сравнению со своими окрестностями, и каждая из них имела окружающее ее поле со своей собственной характерной формой. Мы даже обнаружили пятнадцатиминутный ритм силы тока в точках, наложенный на циркадный ("около суток") ритм, который мы обнаружили десятилетием ранее в общей системе постоянного тока. К тому времени было очевидно, что, по крайней мере, основные части карт акупунктуры имели, как говорится на жаргоне, "объективную основу в реальности".
Мария, Джо Спадаро и я приступили к более сложной серии тестов. Мы планировали вести запись из шести основных точек вдоль одного меридиана, поскольку игла была введена во внешнюю точку. Если теория постоянного тока верна, изменение потенциала должно распространяться от точки к точке вдоль линии. Однако как раз в тот момент, когда мы вступали во вторую фазу, NIH аннулировало наш грант, хотя за год мы опубликовали четыре статьи. Предположительно, он потерял интерес к акупунктуре, по крайней мере, к тому виду фундаментальных исследований, которые мы проводили в этой области. Несмотря на это, я был вполне удовлетворен. Система ввода работала так, как я и предсказывал. Оставался другой важный вопрос: какая структура пропускает ток так, чтобы не мешать передаче нервных импульсов?
Конечно, я дал ответ в предыдущих главах. Клетки промежности, по-видимому, пропускают ток. Однако в начале 1970-х мы только подозревали об этом. Доказательства неожиданно были получены cross-fertilizarion из не связанного с этим проекта.
Одной из главных проблем медицинских исследований является поиск подходящей "животной модели" для лечения заболеваний человека. Изучение незаживших переломов особенно сложно, потому что люди наделены меньшими способностями к заживлению переломов, чем большинство других животных, для которых несращения не являются проблемой. Основываясь на том, что я узнал о важности нервов для заживления костей, я предположил, что мы могли бы вызвать несращения у крыс, перерезав нервы сломанной ноги, особенно если бы мы удалили целые сегменты нервов, чтобы они не могли отрасти снова. Я поручил эту часть проекта доктору Брюсу Бейкеру, молодому хирургу-ортопеду, который в то время заканчивал ординатуру с дополнительным годом стажировки в моей лаборатории.
После того, как Брюс разработал сложную хирургическую процедуру, мы обезболили несколько крыс, удалили нерв к одной ноге каждого животного и сломали малоберцовую кость, или меньшую кость голени, стандартным способом. Затем каждый день мы повторно анестезировали нескольких крыс и удаляли область перелома, чтобы установить ее для микроскопа. В то же время Брюс проверял перерезанные нервы, чтобы убедиться в отсутствии повторного роста. Успешная денервация была подтверждена с помощью микроскопа и полным параличом пораженной ноги.
Результаты были обнадеживающими, но в то же время озадачивающими. Нервы не срослись, и на заживление сломанных костей ушло вдвое больше обычных шести-семи дней, но они заживали, хотя теоретически без нервов они вообще не должны были срастаться.
Было хорошо известно, что перерезанный конец нерва отмирает через пару дней, но, поскольку мы перерезали нервы одновременно с переломом костей, возможно, перерезанные концы оказывали слабое заживляющее действие, пока оставались живыми. У другой серии животных мы сначала перерезали нервы. Три дня спустя, убедившись, что конечности полностью обезврежены, мы снова прооперировали переломы. Мы были уверены, что задержка приведет к настоящему несращению. Однако, к нашему удивлению, кости срослись быстрее, чем в нашей первой серии, хотя на это все равно ушло на несколько дней больше времени, чем обычно.
Вот это была первоклассная загадка. Единственное, что мы могли придумать, - это перерезать нервы еще раньше, за шесть дней до переломов. Когда мы получили эту серию слайдов обратно, мы обнаружили, что у этих животных, чьи ноги все еще были полностью лишены нервов, переломы зажили так же быстро и так же хорошо, как у обычных контрольных животных. Затем мы провели более детальный микроскопический анализ образцов, взятых Брюсом из области пореза нерва. Мы обнаружили, что оболочки шванновских клеток разрастались поперек промежутка в течение шестидневной задержки. Как только периневральный рукав был зашит, кости начали заживать нормально, указывая на то, что, по крайней мере, исцеляющий, или выходной, сигнал передавался оболочкой, а не самим нервом. Клетки, которые биологи считали просто изоляцией, оказались настоящими проводами.
Объединяющие пути.
Эксперименты, которые я проводил с психиатром Говардом Фридманом в начале 1960-х, упомянутые в главе 5, были первыми, которые убедительно подтвердили аналоговую теорию боли. У всех животных, включая человека, нормальные отрицательные потенциалы в конечностях ослабевали или исчезали по мере того, как начинало действовать анестетическое средство. Под глубокой тотальной анестезией потенциалы часто полностью меняются на противоположные, конечности становятся положительными, а головной мозг и позвоночник - отрицательными. В то время мы еще не знали о двусторонней системе, идущей внутрь по сенсорным нервам и наружу по двигательным нервам, но было очевидно, что ток был обращен вспять с помощью обезболивающих препаратов. У лабораторных животных и людей под местной анестезией, такой как укол новокаина в одну руку, отрицательный потенциал был устранен только для этой руки. Потенциалы постоянного тока над головой не были затронуты - за исключением небольшой вспышки на записи, которая регистрировала укол иглы!
Кроме того, потенциалы постоянного тока реагируют достаточно медленно, чтобы объяснить возникновение боли. Рана обычно начинает болеть по-настоящему только через несколько минут или даже часов после травмы. Этузадержку особенно трудно объяснить с точки зрения нервных импульсов, которые распространяются со скоростью 30 футов в секунду. Однако, когда мы с Фридманом повредили конечности саламандр, отслеживая потенциалы на их конечностях и головах, мы обнаружили, что изменение показаний конечностей проявлялось в голове через время, приблизительно соответствующее времени отсроченной боли. Иглоукалывание также предполагает задержку, обычно на двадцать минут или более, прежде чем почувствуется его эффект.
Мы также обнаружили, что можем работать в обратном направлении, используя токи для создания анестезии. Достаточно сильное магнитное поле, ориентированное под прямым углом к току, магнитно "зажимало" его, останавливая течение. Поместив лягушек и саламандр между полюсами электромагнита так, чтобы обратный ток в их головах был перпендикулярен магнитным силовым линиям, мы могли анестезировать животных так же хорошо, как и химическими препаратами, и записи ЭЭГ магнитной и химической анестезии были идентичны. Мы получили тот же эффект, пропустив ток через мозг спереди назад, нейтрализуя нормальный ток бодрствующего сознания, как при электрическом сне.
Одним из самых захватывающих результатов моего сотрудничества с доктором Фридманом стало доказательство того, что состояние бодрствующего сознания человека может изменить восприятие боли. Фридман, который уже использовал гипноз для контроля хронической боли у своих пациентов, дал нескольким своим лучшим испытуемым гипнотические внушения о том, что рука онемела достаточно глубоко, чтобы они не почувствовали укола иглы. В каждом случае я обнаружил, что фронтальный отрицательный потенциал головы становился менее отрицательным, часто достигая нуля, по мере того как клиент погружался в глубокий транс. Показания менялись в том же направлении, что и при анестезии, только не так сильно. Затем, когда было сделано предложение о контроле боли, потенциал руки изменился на противоположный, точно так же, как это было в ответ на новокаин. И наоборот, когда контрольного испытуемого попросили в нормальном бодрствующем сознании сильно сконцентрироваться на одной руке, его чувствительность к боли возросла, а потенциал руки стал более отрицательным. Мы обнаружили, что можем использовать это различие, чтобы определить, действительно ли человек был загипнотизирован или просто сотрудничал.
Некоторые сомневающиеся (боюсь, включая меня) считали, что гипноаналгезия - это просто состояние, при котором пациент все еще чувствует боль, но не реагирует на нее, но эти эксперименты доказали, что это настоящая блокировка восприятия боли. Похоже, что мозг может отключать боль, изменяя потенциалы постоянного тока в остальных частях тела "по своему желанию". Есть все основания полагать, что контроль боли с помощью биологической обратной связи или йоги также работает, используя врожденную схему ослабления болевого сигнала, которая высвобождает собственные обезболивающие средства организма. Когда сигнал соответствующим образом модулируется, он высвобождает эндорфины (опиаты, вырабатываемые внутри организма), как показали эксперименты, в которых инъекция антагониста опиатов налоксона сводит на нет действие анестезии при иглоукалывании. Я предсказываю, что исследования этой системы в конечном итоге позволят нам научиться контролировать боль, заживление и рост только своим разумом, существенно сократив потребность во врачах.
Прямые доказательства существования периневральной системы постоянного тока накапливались постепенно в течение нескольких десятилетий. Электрические токи были обнаружены в глиальных клетках мозга крыс еще в 1958 году, а хорошие (хотя и долгое время игнорируемые) измерения постоянных токов в мозге лягушки восходят к работе Ральфа Джерарда и Бенджамина Либета начала 1940-х годов. Работа с электронным микроскопом показала, что цитоплазма всех шванновских клеток связана вместе через отверстия в соседних мембранах, образуя синцитий, который мог бы обеспечить непрерывный путь, необходимый току. Другие клетки промежности - эпендима и глия — вероятно, связаны таким же образом, поскольку синцитиальные связи недавно были обнаружены в глии пиявки, нервная система которой хорошо изучена из-за
это необычайно крупные клетки. Недавнее использование селективного излучения для выделения шванновских клеток показало, что они, а не нейронные волокна, обеспечивают нервный стимул, необходимый для регенерации.
Изобретение усовершенствованного магнитометра дало окончательное доказательство, которое теперь получило широкое признание. Любой электрический ток автоматически создает вокруг себя магнитное поле. Следовательно, поскольку периневральный ток передает информацию в своих колебаниях, он должен отражаться магнитным полем вокруг тела, пульсация которого раскрывала бы ту же информацию. Когда я впервые предложил эту идею, многие мои коллеги отвергли ее как полную бессмыслицу. Я не мог доказать, что они ошибаются, потому что не было инструментов для измерения такого слабого поля, как то, которое генерируется такими малыми токами. Все знали, что человеческое тело никак не воздействует на стрелку компаса или любой другой датчик магнитного поля, доступный в то время.
Затем, в 1964 году, физик твердого тела по имени Брайан Д. Джозефсон изобрел электронное устройство, которое сейчас называется джозефсоновским переходом, - простую деталь, которая принесла ему Нобелевскую премию. По сути, он состоит из двух полупроводников, соединенных таким образом, что ток между ними может колебаться контролируемым образом. Сегодня он имеет множество применений, особенно в компьютерах. При охлаждении вблизи абсолютного нуля в ванне с жидким гелием он становится сверхпроводником, в котором ток бесконечно циркулирует взад и вперед. Сверхпроводимость - это прохождение электронов через вещество без сопротивления, обычно присущего любому проводнику. Этот прибор, называемый сверхпроводящим квантовым интерферометрическим устройством, или сокращенно SQUID, представляет собой детектор магнитного поля, в тысячи раз более чувствительный, чем любой ранее известный.
В 1963 году Г. М. Буль и Р. Макфи едва сумели измерить относительно большое магнитное поле, создаваемое человеческим сердцем, используя лучший старомодный инструмент - катушку с 2 миллионами витков проволоки. Затем, в 1971 году, работая в камере с нулевым полем, из которой исключался земной магнетизм и все искусственные поля, доктор Дэвид Коэн из Национальной магнитной лаборатории имени Фрэнсиса Биттера Массачусетского технологического института, который переписывался с нашей лабораторией с первых лет, впервые использовал КАЛЬМАРА для измерения магнитного поля человеческой головы. Были обнаружены два вида магнитных полей. Быстро меняющиеся поля переменного тока создаются ионными токами взад-вперед в нервах и мышцах. Они наиболее сильны в сердце, поскольку его клетки сокращаются синхронно. КАЛЬМАР также подтвердил существование периневральной системы постоянного тока, которая, особенно в головном мозге, создает постоянные магнитные поля постоянного тока в одну миллиардную
напряженность поля земли составляет около половины гаусса.
К 1975 году доктор Дж. Сэмюэлю Уильямсону, Ллойду Кауфману и Дугласу Бреннеру из Нью-Йоркского университета удалось измерить поле головы без экранированного корпуса даже среди электромагнитного шума в центре Манхэттена. Что еще более важно, они обнаружили, что магнитоэнцефалограмма (МХГ) — запись изменений в поле мозга, аналогичная ЭЭГ, - часто является более точным отражением умственной активности, чем ЭЭГ. Поскольку магнитное поле проходит прямо через твердую мозговую оболочку, кости черепа и скальп, не рассеиваясь, МЭГ определяет местонахождение источника тока более точно, чем измерения ЭЭГ. С тех пор группа Нью-Йоркского университета начала соотносить магнитные события с хорошо известными реакциями мозга, такими как реакция клеток зрительной коры на простые паттерны и вспышки света. Когда мозг реагирует на любой стимул, он производит волну электрической активности, которая содержится в ЭЭГ. Это незаметно при стандартной записи ЭЭГ, потому что в мозге всегда происходит так много всего другого одновременно. Однако, когда один простой стимул повторяется много раз, а результаты ЭЭГ усредняются компьютером, можно выявить конкретную электрическую реакцию на этот стимул, называемую вызванным потенциалом. Несколько исследовательских групп постепенно составили небольшой словарь волновых форм с конкретными значениями, включая "волну удивления", "волну намерения" и "волну двойного восприятия", которая появляется, когда разум ненадолго пытается осмыслить семантическую бессмыслицу, как в утверждении "Она взяла глоток из радиоприемника".
Взятые вместе, исследования МЭГ на данный момент, по-видимому, устанавливают, что каждый электрический вызванный потенциал сопровождается магнитным вызванным потенциалом. Это означало бы, что вызванные потенциалы и ЭЭГ, частью которой они являются, отражают истинную электрическую активность, а не какой-то артефакт синхронного разряда нервных импульсов, как предполагалось ранее. Некоторые компоненты МЭГ могут возникать в результате таких дополнительных нервных импульсов, но другие его аспекты ясно указывают на постоянные токи в мозге, особенно на центральный поток от фронта к спине. Однако МЭГ не показывает высокочастотных компонентов ЭЭГ, что позволяет предположить, что некоторые из них происходят из разных источников.
Поскольку каждая реакция и мысль, по-видимому, порождают вызванный потенциал, система постоянного тока, по-видимому, непосредственно участвует в каждой фазе умственной деятельности. По крайней мере, электрическая оболочка действует как регулятор смещения, своего рода стабилизатор фона, который поддерживает поток нервных импульсов в нужном направлении и регулирует их скорость и частоту. Но аналоговая структура, вероятно, играет более активную роль в жизни разума. Колебания тока от одного места к другому в периневральной системе, по-видимому, являются частью каждого решения, каждой интерпретации, каждой команды, каждого колебания, каждого чувства и каждого слова внутреннего монолога, сознательного или бессознательного, который мы ведем в наших головах.
Однако эта часть работы аналоговой системы гораздо менее понятна, чем ее интегративная функция во всем остальном организме. Клетки периневральной области сопровождают каждую часть нервной системы. Даже мельчайшие веточки чувствительных нервов в коже, которые не имеют миелинового покрытия, окружены шванновскими клетками. Таким образом, периневральная оболочка распределена для интеграции процессов организма так же хорошо, как и сами нервы. Они проникают в каждую область тела, создавая нормальную электрическую среду вокруг каждой клетки или стимулирующую, когда необходим заживляющий рост. Точно так же они позволяют организму ощущать тип и степень повреждения в любой части тела, передавая ток повреждения вместе с его побочным продуктом - болью - в ЦНС. Можно было бы совершить "фантастическое путешествие" от самого дальнего форпоста шванновских клеток в большом пальце ноги через спинной мозг и во все части головного. Действительно,
электроны совершают это путешествие каждое мгновение нашей жизни.
Таким образом, наши тела обладают сложной и многоуровневой системой саморегулирующейся обратной связи. На психологическом уровне мы знаем, что эмоции человека влияют на эффективность исцеления и уровень боли, и есть все основания полагать, что эмоции на физиологическом уровне оказывают свое влияние, модулируя ток, который непосредственно управляет болью и заживлением.
Эти открытия дают нам проверяемую физическую основу эффекта плацебо и важности связи между врачом и пациентом. Они также могут дать нам ключ к пониманию "чудесных" исцелений шаманов, религиозных целителей и святых, а также спонтанных исцелений, о которых сообщалось посредством видений, молитвы, йоги или ужаса на поле боя. В Фонде Меннингера Элмер Грин уже давно использует биологическую обратную связь для изучения взаимосвязи разума и тела. Грин описал полный йогический контроль над болью и исцеление, разработанный одним из его испытуемых, в остальном обычным бизнесменом. Он лежал на ложе из гвоздей, не чувствуя боли, и, когда понял, что из прокола в одной из точек течет кровь, он повернул голову, посмотрел на рану и немедленно остановил кровотечение. Комбинация биологической обратной связи, регистрирующих электродов и магнитометра SQUID, по-видимому, является идеальной установкой для следующего уровня исследования целительных способностей разума.
Более того, поскольку аналоговая система, как и импульсная сеть, по-видимому, работает как на сознательном, так и на подсознательном уровнях одновременно, это, вероятно, недостающее звено в нескольких других плохо изученных интегративных функциях, которые также переходят из одной сферы в другую. Это может привести нас, наконец, к пониманию двух источников - памяти и эмоций. Это может даже помочь нам понять, что происходит, когда новый синтез творческой мысли, также известный как вдохновение, вырастает подобно грибу из нитей мицелия, которые тихо собирали свои подземные силы. Тогда наука впервые начнет постигать художественную сущность, которая делает продуктивной ее рациональную сторону.
Четырнадцать. Дышу вместе с Землей.
Серьезные изменения в жизни человека часто невероятным образом происходят из самых незначительных событий. Так получилось, что в 1961 году я был вовлечен в одну из самых интересных частей своей работы, потому что собака укусила человека, которого я тогда даже не знал.
Мои первые электрические измерения на саламандрах только что показали мне часть системы управления постоянным током. Элементарная физика сказала мне, что внешние поля должны каким-то образом влиять на токи и связанные с ними электромагнитные поля. С технической точки зрения, биомагнитное поле будет связано с постоянными токами. Следовательно, изменения, вносимые в него внешними полями, будут "считываться" через возмущения в токе. Внешние поля также были бы связаны непосредственно с самими токами, не действуя через биополе в качестве посредника, особенно если бы токи были полупроводниковыми. Короче говоря, все живые существа, обладающие такой системой, разделяли бы общий опыт подключения к электромагнитным полям Земли, которые, в свою очередь, изменяются в зависимости от положения Луны и солнца. В конце восемнадцатого века венский гипнотизер и целитель Франц Антон Месмер предложил прямое магнетическое воздействие на земные тела со стороны небесных, но его идея исходила из неприемлемой с научной точки зрения области астрологии. За заметным исключением Николы Теслы, большинство выдающихся исследователей до недавнего времени высмеивали его. Я решил, что система постоянного тока, должно быть, является недостающим звеном в совсем другой, но очень реальной связи между геофизикой и реакциями живых существ. Мне не терпелось исследовать это, но поначалу я не знал, как это сделать.
Я был хирургом-ортопедом, настолько далеким, насколько это возможно, от психиатрической экспертизы, необходимой для серьезного изучения поведения. И предположим, я все-таки что-то нашел? Кто бы мне поверил, если бы я отважился зайти так далеко от своей специальности? В любом случае, для науки того времени вся эта идея была абсурдной. Тем не менее, я должен был что-то сделать.
Во время Международного геофизического года 1957-58 годов я был волонтером в программе наблюдения за полярным сиянием. Чтобы выяснить, появлялось ли северное сияние одновременно во всех северных широтах в ответ на изменения магнитного поля Земли (они появились), организаторы IGY привлекли всемирную сеть наблюдателей-любителей, которые каждую ночь выходили на свои задние дворы и смотрели на небо. Все мы получали еженедельные отчеты о состоянии поля из национальной магнитной обсерватории во Фредериксберге, штат Вирджиния. Я решил еще раз просмотреть эти данные и посмотреть, есть ли какая-либо корреляция между возмущениями в поле Земли, вызванными магнитными бурями на солнце, и частотой госпитализаций к психиатрам в нашу больницу штата Вирджиния.
К счастью для меня, Говард Фридман, заведующий отделением психологии больницы, примерно в это время по домам собирал пожертвования для местного отряда бойскаутов. В одном доме домашняя собака сразу невзлюбила Говарда и укусила его за лодыжку. После перевязки раны врач Говарда сделал ему противостолбнячный укол. По счастливой случайности, Говард слег с редкой аллергической реакцией, которая включала лихорадку, усталость, тошноту и болезненный отек всех суставов.
Поскольку я был ближайшим специалистом по костям и суставам, Говард пришел навестить меня. Этот тип реакции пугающий, но не опасный, и проходит сам по себе через день или два. После того, как я поставил диагноз и успокоил его, мы посидели и поговорили несколько минут. После небольшой болтовни о недостатках администрации больницы он указал на бумаги, развешанные по стенам моего кабинета, и спросил: "Что это за диаграммы?" Я рассказал ему о своих магнитных мозговых штурмах.
Он, очевидно, подумал, что я такой же сумасшедший, как и люди, чьи признания я составлял, и, вероятно, задумался о совете, который я только что дал. Однако, выслушав предысторию, он согласился, что это не так глупо, как звучит, и предложил помощь. Для меня это был настоящий прорыв, поскольку он уже был уважаемым исследователем, к тому же практичным и непредубежденным. Мой диагноз оказался правильным, и наше сотрудничество продолжалось почти два десятилетия.
Репутация Говарда позволила нам получить доступ к архивам государственных психиатрических больниц, предоставив нам выборку, достаточно большую, чтобы быть полезной для статистики. Мы сопоставили данные о поступлении более двадцати восьми тысяч пациентов в восьми больницах на фоне шестидесяти семи магнитных бурь за предыдущие четыре года, сравнимых с Земными 245 годами. Взаимосвязь была налицо: значительно больше людей были записаны в психиатрические службы сразу после магнитных возмущений, чем когда поле было стабильным. Конечно, такое открытие могло бы послужить лишь руководством к дальнейшему расследованию, потому что очень многие факторы определяли, обращался ли человек за психиатрической помощью, но мы чувствовали, что другие влияния будут уравновешивать такое большое количество пациентов.
Затем мы искали такой же тип воздействия у пациентов, уже госпитализированных. Мы отобрали дюжину шизофреников, которые должны были оставаться в больнице штата Вирджиния в течение следующих нескольких месяцев без каких-либо изменений в лечении. Мы попросили палатных медсестер заполнять стандартную оценку своего поведения раз в восьмичасовую смену. Затем мы сопоставили результаты с измерениями космических лучей, проводимыми каждые два часа на государственных измерительных станциях в Онтарио и Колорадо. Поскольку магнитные бури обычно сопровождались уменьшением космической радиации, достигающей Земли, мы подумали, что могли бы обнаружить изменения в действиях пациентов и их поведении
настроения во время этих спадов. Мы решили использовать космические лучи вместо прямых отчетов о напряженности магнитного поля из-за проблем с различением магнитных бурь и других изменений поля Земли.
Медсестры сообщили о различных изменениях в поведении почти у всех испытуемых через один или два дня после уменьшения количества космических лучей. Это была показательная задержка, поскольку было известно, что один тип поступающего излучения — вспышки космических лучей низкой энергии от солнца - вызывал сильные нарушения в поле Земли через один или два дня.
Вдохновленные этим, мы продолжили в 1967 году, подтвердив с помощью экспериментов, более подробно описанных в следующей главе, что аномальные магнитные поля действительно вызывают отклонения в различных реакциях человека и животных. Мы обнаружили замедленное время реакции у людей и общую реакцию на стресс у кроликов, подвергшихся воздействию полей, в десять-двадцать раз превышающих нормальную силу земного поля. Следовательно, мы подозревали, что нормальное поле земли играло важную роль в поддержании контроля системы постоянного тока над функциями организма в нормальных пределах. Доказательством этой идеи послужили в основном работы двух мужчин: Фрэнка Брауна из Northwestern и Рутгера Вевера, работающих в Институте Макса Планка в Мюнхене.
Уже будучи уважаемым эндокринологом, Браун заинтересовался биоциклами в 1950-х годах. Общеизвестно, что большинство организмов имеют циркадный ритм метаболической активности, который, по мнению большинства людей, напрямую связан со сменой дня и ночи или, в случае жизни на берегу, с приливами и отливами. Устрицы, например, открывали свои раковины, чтобы покормиться, всякий раз, когда наступал прилив, покрывая их водой. Это было простое, очевидное наблюдение, но Браун не принимал его как должное. К его удивлению, устрицы в аквариуме с постоянным освещением, температурой и уровнем воды все еще открывали и закрывали свои раковины в такт своим соотечественникам на пляже. Чтобы выяснить почему, Браун доставил устриц в светонепроницаемой коробке из Нью-Хейвена в свою лабораторию в Эванстоне, штат Иллинойс. Сначала
они попробовали коннектикутские устрицы, а затем через несколько недель постепенно перешли к режиму приливов, который был бы в Эванстоне, если бы он находился на морском побережье. Устрицы не только знали, что их унесло на 1000 миль на запад, но и страдали от смены часовых поясов!
В поисках существа, чья реакция на магнитные поля могла бы рассказать ему больше о биоциклах, Браун остановился на грязевой улитке Nassarius, которая чувствует себя как дома в приливно-отливной зоне в любой точке мира. В своей лаборатории он поместил улиток при равномерном освещении в ящик с выходом, обращенным на южный магнитный полюс. Когда рано утром они покинули вольер, то повернули на запад. Отправляясь в путь в полдень, они повернули на восток, но ранним вечером снова взяли курс на запад. Более того, в новолуние и полнолуние пути улиток сворачивали на запад, в то время как в четверти они больше склонялись к востоку, чем в другое время.
Точные данные Брауна, полученные в результате этого и многих других экспериментов, показали, что у Nassarius было два циферблата, один по солнечному времени, другой по лунному, а последующая работа с магнитами кое-что рассказала о том, как работают часы. Магнитное поле земли в Эванстоне составляло в среднем 0,17 гаусса. Когда Браун поместил постоянный магнит на 1,5 гаусса, обращенный с севера на юг, под дверные проемы улиток, чтобы усилить естественное поле, животные стали поворачиваться резче, но на их направление это не повлияло. Поворачивая либо магнит, либо корпус под разными углами, улитки меняли курс на определенное количество градусов. Браун заключил: "Казалось, что улитки обладали двумя направленными антеннами для определения направления магнитного поля, и что они вращались, одна в соответствии с ритмом солнечного дня, а другая - лунного". Этот важнейший эксперимент не только показал зависимость биоциклов от магнитного поля Земли, но и продемонстрировал тонкость этой связи. Мы больше не могли ожидать, что изменения в магнитной среде будут столь же очевидны по своему воздействию на жизнь, как изменения уровня кислорода, запасов пищи или температуры.
Тонкости самого электромагнитного поля Земли становились все более известными по мере продвижения работы Брауна. В отличие от статичного, простого магнитного поля, подобного тому, что возникает вокруг однородного бруска намагниченного железа, земное поле, как оказалось, состоит из множества компонентов, каждый из которых полон причуд.
В конце девятнадцатого века геофизики обнаружили, что магнитное поле земли меняется по мере вращения вокруг нее Луны. В тот же период антропологи узнали, что большинство дописьменных культур отсчитывали свое календарное время главным образом по Луне. Эти открытия привели Сванте Аррениуса, шведского натурфилософа и отца ионной химии, к предположению, что этот приливно-магнитный ритм был врожденным хронометристом, регулирующим несколько очевидных известных тогда биоциклов.
С тех пор мы узнали о многих других циклических изменениях в энергетической структуре вокруг нас:
• Электромагнитное поле Земли в значительной степени является результатом взаимодействия между магнитным полем как таковым, исходящим от поверхности планеты.
расплавленное железо-никелевое ядро и заряженный газ ионосферы. Оно меняется в зависимости от лунного дня и месяца, а также меняется ежегодно, когда мы вращаемся вокруг солнца.
• Цикл продолжительностью в несколько столетий запускается откуда-то из центра галактики.
• Поверхность Земли и ионосфера образуют электродинамическую резонирующую полость, которая производит микропульсации в магнитном поле на чрезвычайно низких частотах, примерно от 25 в секунду до 1 каждые десять секунд. Большая часть энергии микропульсации сосредоточена на частоте около 10 Герц (циклов в секунду).
• Солнечные вспышки выбрасывают заряженные частицы в земное поле, вызывая магнитные бури. Частицы присоединяются к тем, которые уже находятся во внешнем
пределы поля (пояса Ван Аллена), которые защищают нас, поглощая эти и другие космические лучи высокой энергии.
• Каждая вспышка молнии высвобождает всплеск радиоэнергии на килоцикл-частотах, который распространяется параллельно силовым линиям магнитного поля и много раз отражается взад-вперед между северным и южным полюсами, прежде чем затухнуть.
• Поверхность и ионосфера действуют как заряженные пластины конденсатора (накопителя заряда), создавая электростатическое поле напряжением в сотни или тысячи вольт на фут. Это электрическое поле постоянно ионизирует многие молекулы газов воздуха, и оно также пульсирует в диапазоне ELF (чрезвычайно низких частот).
• В ионосфере также постоянно протекают большие постоянные токи в виде теллурических (внутриземных) токов, генерирующих свои собственные вспомогательные электромагнитные поля.
• В 1970-х годах мы узнали, что магнитное поле Солнца разделено от полюса к полюсу на сектора, подобные секциям апельсина, и поле в каждом секторе ориентировано в направлении, противоположном соседним секторам. Примерно каждые восемь дней вращение Солнца приводит к появлению новой области межпланетного (солнечного) магнитного поля напротив нас, и поле земли слегка меняется в ответ на изменение полярности. Прохождение границы сектора также вызывает день или два турбулентности в земном поле.
Потенциальные взаимодействия между всеми этими электромагнитными явлениями и жизнью почти бесконечно сложны.
В течение многих лет большинство ученых отвергали выводы Брауна как невозможные. Учитывая старую предпосылку, что жизнь полностью зависит от химического состава воды, ни одно из этих электромагнитных изменений не обладало бы достаточной энергией, чтобы каким-либо образом повлиять на органический процесс. Открытие системы постоянного тока показало, как взаимодействие может работать без передачи энергии; это дало живым существам возможность напрямую "ощущать" поля. Не обескураженный медленным принятием его работы, Браун продолжил документировать также чувствительность Нассарии к электростатическим полям. Он также обнаружил магнитные циклы во всех других организмах, которые он тестировал, включая мышей, плодовых мушек и людей. Даже картофель в мусорном ведре показал связанный с полем ритм потребления кислорода. У людей выработка гормонов и количество лимфоцитов в кровотоке - это всего лишь две из многих переменных, которые танцуют в одном ритме. Одной из наиболее важных является время клеточного цикла. Сам процесс клеточного деления, при котором хромосомы появляются, выстраиваются в линию, делятся пополам и распределяются поровну между двумя клетками, занимает всего несколько минут. Этому должно предшествовать несколько более длительных этапов, одним из которых является дублирование всей ДНК клетки. Все этапы вместе занимают около одного дня. Таким образом, весь рост и восстановление, которые зависят от регулируемого клеточного деления, синхронизированы с полем земли.
За последние полтора десятилетия Рутгер Вевер проделал еще более впечатляющую работу с людьми. Он построил две подземные комнаты, чтобы полностью изолировать людей от любых подсказок о течении времени. Одна была защищена от внешних изменений света, температуры, звука и других обычных сигналов, но не была защищена от электромагнитных полей. Другая комната была такой же, но тоже свободной от поля. Наблюдая за несколькими сотнями испытуемых, которые жили в бункерах до двух месяцев, и определяя такие показатели, как температура тела, циклы сна-бодрствования и выделение натрия, калия и кальция с мочой, мы обнаружили, что у людей в обеих комнатах вскоре развились нерегулярные ритмы, но у тех, кто находился в полностью экранированной комнате, они были значительно более длительными. Те, кто все еще находился под воздействием земного поля, придерживались ритма, близкого к двадцатичетырехчасовому. У некоторых из этих людей несколько переменных отклонялись от циркадного ритма, но они всегда стабилизировались на каком-то новом ритме в гармонии с базовым — например, на два дня вместо одного. С другой стороны, люди, лишенные контакта с полем земли, стали полностью десинхронизированными. Несколько переменных отошли от ритмов других метаболических систем, которые уже утратили циркадный ритм, и установили новые показатели
не имеющие никакого отношения друг к другу.
Затем Вевер попытался ввести различные электрические и магнитные поля в свою полностью экранированную комнату. Только одно из них оказало какое-либо влияние на аморфные циклы. Бесконечно малое электрическое поле (0,025 вольт на сантиметр), пульсирующее с частотой 10 Герц, резко восстановило нормальные характеристики большинства биологических измерений. Вевер пришел к выводу, что эта частота в микропульсациях электромагнитного поля Земли была основным таймером биоциклов. С тех пор результаты были подтверждены на морских свинках и мышах. В свете этой работы тот факт, что 10 герц также являются доминирующей (альфа) частотой ЭЭГ у всех животных, становится еще одним важным доказательством того, что каждое существо подключено к земле электромагнитно через свою систему постоянного тока. Недавно группа под руководством индийского биофизика Сарады Субраманьям сообщила, что ЭЭГ человека не только реагировала на микропульсации, но и реагировала по-разному в зависимости от того, в какую сторону была обращена голова испытуемого по отношению к земному полю. Однако, как ни странно, направление головы не оказывало никакого эффекта, если испытуемый был йогом.
Эта взаимосвязь была убедительно доказана недавними исследованиями шишковидной железы. Этот крошечный орган в центре черепа оказался чем-то большим, чем смутно очерченный "третий глаз" мистиков. Он вырабатывает мелатонин и серотонин, два нейрогормона, которые, помимо многих других функций, непосредственно контролируют все биоциклы. Минога, родственная предку всех позвоночных, а также некоторых ящериц, имеет настоящий третий глаз, расположенный близко к поверхности головы и непосредственно реагирующий на свет, вместо "слепой" шишковидной железы, встречающейся у других позвоночных. Выдающийся британский анатом Дж. З. Янг недавно показал, что этот орган контролирует ежедневный ритм изменения цвета кожи, которому подвергаются эти животные.
Для нашей истории наиболее важным моментом является то, что на шишковидную железу влияют очень слабые магнитные поля. Несколько исследовательских групп показали, что применение магнитного поля в половину гаусса или меньше, ориентированного таким образом, чтобы увеличивать или уменьшать нормальное поле земли, увеличивает или уменьшает выработку шишковидной железой мелатонина и серотонина. Другие группы наблюдали физические изменения в клетках железы в ответ на такие поля. Эксперименты проводились под контролем освещения, поскольку уже несколько лет известно, что попадание света на голову каким-то образом изменяет выработку гормонов железой, хотя у большинства позвоночных она расположена так глубоко в голове, что, насколько нам известно, не может реагировать непосредственно на свет. Вероятно, нам еще предстоит открыть множество других способов воздействия энергетических циклов в солнечной системе на жизнь на Земле. Они могут сильно повлиять, например, на вспышки заболеваний. Последние шесть пиков одиннадцатилетнего цикла появления солнечных пятен совпали с крупными эпидемиями гриппа. Советская группа под руководством Ю. Н. Ачкасовой из Крымского медицинского института, работающая с астрономом Б. М. Владимирским из Крымской обсерватории, обнаружила связь между магнитным полем солнца и бактериями Escherichia coli, которые живут в нашем кишечнике и помогают нам переваривать пищу. Русские обнаружили, что бактерии росли быстрее, когда солнечное поле было положительным или направлено в сторону земли, и замедлялись, когда оно было отрицательным. Через два дня после прохождения границы каждого сектора наблюдался спад роста бактерий, соответствующий максимальной геомагнитной турбулентности. Данные также показали снижение роста в ответ на крупные вспышки на Солнце. Другие российские ученые провели предварительную корреляцию между секторным циклом и отчетами двух групп лиц с неврологическими заболеваниями. Пациенты чувствовали себя хуже в секторах с положительной полярностью, когда бактерии, казалось, росли быстрее. Геомагнитная связь Жизни с небом и землей, по-видимому, больше похожа на паутину, чем на простой шнур и розетку.
Достопримечательности Дома.
биоциклы животного должны соответствовать окружающей среде, если оно хочет выжить, поэтому они должны быть точно настроены на его географическое местоположение. Следовательно, мы могли бы заподозрить, что многие существа использовали бы магнитную информацию для своего ощущения места. Большая часть недавних работ показала, что они это делают. Встроенный компас помогает им ориентироваться в поисках пищи или в других местных делах, а также во время миграции по гораздо более длинным маршрутам. Последние возможности часто соперничают с возможностями любого современного навигатора. Бабочки-монархи путешествуют из Гудзонова залива в Южную Америку прямо через Карибский бассейн, никогда не теряясь. Арктическая крачка размножается летом на северной ледяной шапке, затем перемещается в Антарктиду на лето в другом полушарии, пролетая 11 000 миль в одну сторону. Некоторые саламандры, длиной всего в несколько дюймов и построенные очень низко над землей, преодолевают до 30 миль по пересеченной горной местности Калифорнии, чтобы наладить домашнее хозяйство, затем возвращаются к своему родному ручью для размножения. Однако с подобными видами деятельности трудно экспериментировать, поэтому мы узнали больше о повседневных путешествиях.
Карл фон Фриш был первым, кто взялся за эту проблему, опубликовав свои знаменитые исследования танца медоносных пчел 1940-х годов, которые принесли ему Нобелевскую премию в 1973 году. Он установил, что в ясные дни пчелы ориентируются, комбинируя угол наклона солнца со своим чувством времени, подобно тому, как бойскаутов учат Дышать с помощью Земли и использовать наручные часы в качестве компаса. У пчел также была система поляризованного освещения, которая могла определять направление движения солнца по легким облакам или пологу леса. Фриш обнаружил, что еще более удивительно то, что разведчики рассказали работникам улья, где находятся цветы, с помощью танца, используя в качестве ориентиров угол наклона солнца и направление к центру Земли (вектор притяжения). Однако Фриш отметил, что пчелы все еще могут перемещаться между пищей и домом так же хорошо в полностью пасмурные дни, когда угол наклона солнца и поляризованный свет недоступны. Должна была быть резервная система.
Вскоре выяснилось, что почтовые голуби обладают такими же способностями. В 1953 году Г. Крамер пришел к выводу, что у птиц должен быть компас в дополнение к карте с запомнившимися ориентирами, судя по тому, как они сразу же указывали клювом в сторону дома, сделав один круг после выпуска. Вскоре другие нашли такой же солнечный компас, каким пользуются пчелы, но голуби также могли прекрасно ориентироваться в пасмурные дни. Еще в 1947 году Х. Л. Игли имел неосторожность предположить в журнале "Прикладная физика", что голуби, возможно, обладают магнитным чутьем, которое позволяет им использовать земное поле точно так же, как мы пользуемся магнитными компасами. Он был высмеян и "опровергнут" несколькими неадекватными экспериментами — такими, как помещение голубя в различные электромагнитные поля и замечание, что это, казалось, было удобно! Другие, включая Игли, прикрепляли маленькие магниты к головам или крыльям птиц, но не обнаружили явных изменений в характере их полета.
Лишь несколько исследователей спокойно изучили этот вопрос дальше. После того, как Ханс Фромм из Франкфуртского зоологического института отметил в конце 1950-х, что европейские малиновки в клетках с тоской смотрят в своем обычном направлении миграции на юго-запад, даже когда они не видят солнца и звезд, своих обычных указателей, его коллега Фридрих Меркель обнаружил, что, изолированные от земного поля стальной клеткой, они больше не смотрят в одном определенном направлении. Более того, изменяя ориентацию окружающего поля с помощью спиралей, он мог дать птицам ложное представление о том, где находится юго-запад. Эксперимент был подтвержден с овсянками цвета индиго несколько лет спустя.
Так продолжалось до 1971 года, когда Уильям Т. Китон из Корнелла понял, что магнитное чутье голубя, если бы оно существовало, было бы затмеваемо его солнечным компасом, поэтому естественные магниты, прикрепленные к птицам, не оказывали бы никакого эффекта в ясные дни. Вскоре он обнаружил, что те же самые птицы, выпущенные в пасмурный день, заблудились.
Чтобы изучить это магнитное вмешательство в любую погоду, Китон изготовил полупрозрачные контактные линзы для своих птиц, а затем выпустил их в горах на севере Нью-Йорка. Имитируя плотные облака, контакты перекрывали угол наклона солнца и поляризовывали свет, а с магнитами 1 гаусс, прикрепленными к их головам, птицы не могли найти дорогу домой. Однако каждый "птичий Улисс", носивший линзы, но без магнитов, безупречно преодолел 150 миль на юго-запад до Итаки, затем описал все более плотные круги вокруг лофта и, как вертолет, совершил идеальную посадку вслепую.
Продолжая работу после безвременной кончины Китона вскоре после этого эксперимента, Чарльз Уолкотт и Роберт Грин из Государственного университета Нью-Йорка в Стоуни-Брук, работая с Джеймсом Л. Гулдом из Принстона, оснастили голубей миниатюрными электромагнитными катушками, которые позволяют исследователям изменять тип и ориентацию прикладываемого поля по желанию. Они обнаружили, что если южный полюс поля был направлен вверх, птицы все равно могли найти дом, но когда северный полюс был поднят, они улетали прямо от него. Это означало, что они использовали магнитный север в качестве точки отсчета. Примерно в то же время два немецких ученых, Мартин Линдауэр и Герман Мартин, проанализировали полмиллиона пчелиных танцев и обнаружили в них "магнитную ошибку" — компенсацию разницы между магнитным севером и истинным севером. Они также смогли ввести определенные углы погрешности в танцах с помощью специально ориентированных витков вокруг улья. Это было доказательством того, что магнитные системы наведения существовали как у птиц, так и у пчел. Следующий вопрос заключался в том, как эти системы работали.
В 1975 году Ричард П. Блейкмор, в то время аспирант Массачусетского университета в Амхерсте, поразил мир биологии заявлением о том, что некоторые бактерии, самые простые из всех клеток, также обладают магнитным чувством. Блейкмор сделал это открытие, когда, изучая солончаки Кейп-Кода, заметил, что один вид бактерий всегда ориентируется с севера на юг на предметных стеклах его микроскопа. Вскоре он обнаружил магнитотаксические бактерии (реагирующие на магнетизм) недалеко от Кембриджа, штат Массачусетс, где приступил к их изучению вместе с Ричардом Франкелем из магнитной лаборатории Массачусетского технологического института. Направление на северный магнитный полюс указывает на землю несколько ниже горизонта, и ученые убедились, что бактерии использовали поле, чтобы постоянно спускаться в грязь, где они росли, поскольку они были слишком малы, чтобы утонуть в хаотичном молекулярном движении воды вокруг них. Позже эта идея была подтверждена данными о том, что микробы в Рио-де-Жанейро и в Новой Зеландии были жителями юга.
Электронные микрофотографии Блейкмора вскоре выявили удивительную структуру. Каждая бактерия содержала в себе, подобно цепочке ограненных гагатовых камней, прямую линию микрокристаллов магнетита. Окруженная тонкой мембраной, каждая из этих частиц представляла собой отдельный домен, мельчайший кусочек минерала, который все еще мог быть магнитом.
Бактерии Блейкмора побудили Гулда искать аналогичные кристаллы у пчел и голубей. Поскольку изучение мозга даже пчелы с помощью электронного микроскопа заняло бы несколько жизней, он исследовал насекомых с помощью кальмарного магнитометра. Убедившись, что они магнитные, он препарировал их и сузил область поиска до части брюшной полости. Используя тот же метод, Уолкотт и Грин препарировали головы двух десятков голубей, постепенно разделяя их с помощью немагнитных зондов и скальпелей. После кропотливого поиска исследователи обнаружили крошечное магнитное отложение в кусочке ткани размером 1 на 2 миллиметра, богато усеянном нервами, на правой стороне головы, между мозгом и внутренней поверхностью черепа. Та же самая точка ткани содержала желтые кристаллы белка-накопителя железа ферритина, что указывало на то, что голуби, как и бактерии, синтезировали свои собственные кристаллы магнезита.
Как обычно, эти недавние ответы вызвали множество новых вопросов. Существование магнитных сенсоров у таких разнообразных существ, как бактерии, пчелы и птицы — в настоящее время насчитывается двадцатьсемь видов с магнитными органами, включая трех приматов, — предполагает, что магнитное чутье существовало с самого начала жизни, возможно, только для того, чтобы быть усовершенствованным существами, которым нужно много передвигаться. Значит, у всех животных одинаковые сенсоры и всегда ли они выполняют одну и ту же функцию? Каким образом нервная система считывает информацию с кристаллов и преобразует ее в указания? Какой аспект поля земли ощущают эти органы?
Китон заметил особенно странную вещь в характере полета своих голубей. При полете по правилам визуального полета по солнечному компасу они должны были сделать один круг, сориентироваться, а затем двигаться прямо в сторону Итаки. Но при использовании магнитного компаса птицы летели строго на запад от точки выпуска, пока не оказались над озером Онтарио, к северу от Итаки. Затем, когда земли не было видно, они поворачивали под прямым углом налево и следовали точному меридиану дома. Китон рассказал мне об этом, но никогда не публиковал наблюдения, потому что не знал, что с этим делать. Он сказал: "Я спросил физика: "Вступают ли они в контакт с определенной магнитной силовой линией?" Мужчина сказал: "Нет, магнитные силовые линии - это просто произвольное соглашение, которое мы используем для обозначения поля и описания аномалий в нем, например, возникающих вокруг месторождений железной руды. Насколько нам известно, линии в реальности не имеют эквивалента, а если бы и имели, то они все равно менялись бы повсюду по мере изменения поля земли ". " Значит, голуби следуют какой-то картографической структуре в самом поле земли, сетке, подобной той, что описывалась лозоходцами и геомантами с древних времен, чего мы не можем найти сегодня даже с помощью нашего SQUID? Некоторые перелетные птицы делают вираж на восток по своему маршруту полета с севера на юг, проплывая вне поля зрения суши над озером Верхнее. Делают ли они все возможное, чтобы их не сбили с толку залежи железной руды в хребте Месаби? Мы можем подозревать, но пока не знаем наверняка.
Для большинства людей, конечно, самые интересные вопросы касаются самих себя. Есть ли у нас в голове тоже циркули?
29 июня 1979 года Р. Робин Бейкер, молодой исследователь бионавигации из Манчестерского университета, привел группу старшеклассников в автобус в замке Барнард, недалеко от Лидса, Англия. Бейкер завязал им глаза и надел наушники, затем раздал всем повязки на головы. Половина головных уборов содержала магниты, а половина - латунные стержни, которые их владельцы приняли за магниты. Пока добровольцы откидывались назад, чтобы сосредоточиться, Бейкер проложил похожий на лабиринт маршрут по запутанным улицам города, затем поехал по прямому шоссе на юго-запад. Проехав несколько миль, карета остановилась, пока ученики записывали на карточках примерное направление по компасу к школе. Затем водитель развернулся на 135 градусов и продолжил движение на восток, к месту к юго-востоку от школы, где ученики снова оценили направление движения. Когда карточки были проанализированы, оказалось, что люди с латунными стержнями у головы могли достаточно надежно определять нужное направление, в то время как те, кто носил магниты, - нет.
Недавно Гулд и его коллега из Принстона К. П. Эйбл попытались повторить эксперимент Бейкера, но потерпели неудачу. Однако обзор попытки Бейкера предположил, что чувство направления у добровольцев, возможно, было нарушено магнитными бурями, слабыми магнитными градиентами внутри автобуса и / или большим электромагнитным загрязнением Принстона по сравнению с сельской Англией. Бейкер и ее коллега Дженис Мазер недавно разработали более простой метод тестирования. В центре специально построенной светонепроницаемой деревянной хижины, свободной от магнитных помех, испытуемому завязывают глаза, надевают наушники и усаживают на вращающийся стул без трения. После того, как испытуемый несколько раз повернулся, он должен, как и раньше, определить направление по компасу. Бейкер считает, что, добившись статистически стабильного успеха у более чем 150 человек, он доказал существование у человека чувства притяжения.
Как ни странно, он обнаружил, что пока люди не могут чувствовать солнце или какой-либо другой очевидный сигнал, они могут лучше определять направление с завязанными глазами. В противном случае они начинают рационализировать процесс, пытаясь вывести правильный путь из слишком малого количества доказательств и впадая в замешательство. Он предполагает, что магнетическое чувство лучше всего служит своей цели, бессознательно давая постоянное ощущение направления без необходимости его владельцу осознавать это все время, и таким образом освобождая внимание для поиска пищи, партнера, убежища и так далее.
В 1983 году, используя магнитные измерения в экспериментах с селективным экранированием, Бейкер и его коллеги сообщили об обнаружении магнитных отложений вблизи шишковидной железы и гипофиза в пазухах решетчатой кости человека, губчатой кости в центре головы за носом и между глазами. Интересно отметить, что исследования селективной защиты, проведенные в начале 1970-х чешским эмигрантом-биофизиком Забой Харваликом, советником Агентства передовых материальных концепций армии США, указали на то, что это то же самое место, что и одна из двух областей — другая была надпочечниками, — где находится способность к биолокации.
В 1984 году группа, возглавляемая зоологом Майклом Уокером из Гавайского университета в Гонолулу, выделила однодоменные кристаллы магнетита из пазухи той же кости у желтоперого тунца и чавычи. Кристаллы имели форму, обычно присущую только магнетиту, синтезируемому живыми существами, а не геологическими процессами. Многочисленные нервные окончания проникали в магнитную ткань, и кристаллы были организованы в цепочки, очень похожие на цепочки у магнитотаксических бактерий. Каждый кристалл, по-видимому, был закреплен на месте, но мог свободно слегка вращаться в ответ на внешние магнитные силы. Расчеты показали, что такие цепи могли бы определять магнитное поле Земли с точностью до нескольких угловых секунд или нескольких сотен футов положения поверхности. Этот результат коррелировал
прекрасно согласуется с более ранними исследованиями самонаведения на живом тунце, проведенными той же группой. Эта подробная работа, наряду с соответствующими более ранними исследованиями, убедительно свидетельствует о том, что у всех позвоночных есть похожий магнитный орган в области решетчатой пазухи, и я подозреваю, что этот орган также передает сигналы о времени биоцикла от микропульсаций поля земли к шишковидной железе.
Лицо Бездны.
Первопроходец ДНК Эрвин Чаргафф назвал происхождение жизни "предметом для ученого, у которого есть все", но это не помешало многим из нас (или даже ему, если уж на то пошло) размышлять об этом. Сегодня в печати появилось множество подробных фотографий этой первобытной сцены, но большинство из них представляют собой вариации одной теории - "теплый суп и молния".
Жизнь на земле зародилась около 4 миллиардов лет назад, или примерно через l или 2 миллиарда 256 лет после рождения самого мира. Атмосфера тогда была совершенно другой, очень похожей на сегодняшнюю атмосферу Юпитера, в основном аммиачной и метановой. Предполагалось, что попадание в эту атмосферу какого—то источника энергии — молнии, тепла и ультрафиолетового излучения - привело к самопроизвольному образованию простых органических соединений. Просеиваясь в океаны на протяжении миллионов веков, эти соединения случайно объединились бы во все более сложные структуры. Согласно теории, кульминацией этого процесса стали закрытые "протоклетки", способные противостоять реакционной способности других структур при росте за счет включения аналогичных соединений.
Эта идея во многом обязана своему господству важному эксперименту, проведенному С. Л. Миллером в 1953 году. Миллер непрерывно прокачивал факсимиле предполагаемой ранней атмосферы — аммиак, метан и водяной пар — через электрическую искру. Через несколько дней у него было несколько аминокислот. Поскольку это кирпичики ДНК, РНК и всех белков, доказательства казались очень убедительными. Более поздние испытания позволили получить еще более сложные молекулы. В воде они сливались в шарики со своего рода мембраной вокруг них, названные А. И. Опариным "коацерватами", а Сидни Фоксом, двумя наиболее усердными исследователями биогенеза, "протеиноидами".
Однако ни в одной из этих искровых камер ничто и близко не походило на живое. Что более важно, эксперименты вызвали две трудности, одну теоретическую, другую практическую. Теория супа должна была сразу же создать очень сложную сущность, живую клетку с некоторой генетической системой, использующей ДНК или РНК. Согласно нашим представлениям о биологии, до этого момента ничто не могло быть живым, и все же казалось невероятным, что случайные объединения строительных блоков могли сформировать дворец такой сложности, не пройдя стадию глинобитной хижины.
Когда теория теплого супа была впервые выдвинута, механистические убеждения достигли своего апогея. Живые существа были сложными машинами, но это были молекулярные механизмы. Однако концепция клетки была намного проще, чем сегодня. Ее больше не считают простым пакетиком желе с несколькими молекулами-хозяевами, указывающими ей, что делать. Даже мембрана простейшей бактерии сложным образом реагирует на информацию извне, однако наши лучшие электронные микроскопы еще не выявили сложности структуры, достаточной для объяснения ее работы.
Существовала также основная химическая проблема. Все органические соединения существуют в двух формах, или изомерах. Каждый из них содержит одинаковое количество и тип атомов, но в одном они расположены как зеркальное отражение другого. Один "правша", а другой "левша". Они идентифицируются по тому, как они искривляют свет в растворе. Правовращающие (D) формы поворачивают его вправо, в то время как левовращающие (L) изомеры преломляют его влево. Все искусственные методы синтеза органических соединений, включая эксперименты spark, дают примерно равную смесь молекул D и L. Однако все живые существа состоят либо из D, либо из L форм, в зависимости от вида, но никогда из обеих.
Мы должны воспринимать первых живых существ как нечто неожиданное, а не просто как более простые версии того, что мы видим вокруг нас. Они не могли быть клетками; у них не могло быть системы ДНК-РНК-белок, живой мембраны или сети передачи нервных импульсов.
Мы можем попытаться определить абсолютный минимум, процессы, которые должны быть доступны, прежде чем объект можно будет назвать живым. Должен существовать способ получать информацию о внешних условиях, обрабатывать ее и хранить таким образом, чтобы эти данные изменяли реакцию существа на тот же стимул в будущем. Другими словами, с самого начала должны присутствовать своего рода грубое сознание и память. Форма жизни также должна быть способна ощущать повреждения и восстанавливать себя. В-третьих, мы можем ожидать, что он будет проявлять своего рода циклическую активность, возможно, настроенную в первую очередь на циркадный ритм лунных суток. Без саморепликации, одного из основных требований теории, основанной на ДНК, можно обойтись. Организм, способный полностью излечивать свои повреждения, теоретически бессмертен. Жизненные критерии можно резюмировать
как организация, обработка информации, регенерация и ритм.
Самое забавное, что всем этим критериям соответствует активность полупроводниковых кристаллов. Полупроводимость естественным образом присутствует в нескольких неорганических кристаллах, включая кремний, один из наиболее распространенных элементов, и редкоземельный германий. Более того, чрезвычайно малые количества загрязняющих веществ резко изменяют электрические свойства кристалла при легировании. Вулканическое перемешивание земли привело бы к образованию минералов, обладающих широким спектром свойств, позволяющих управлять течением. Самое главное, что пьезоэлектрические, пироэлектрические, фотоэлектрические и другие характеристики полупроводниковых кристаллов могли бы служить аналоговым методом обработки и хранения информации о давлении, тепле и свете. Более того, многократное прохождение тока через некоторые полупроводники постоянно изменяет характеристики материалов, что облегчает получение тех же электрических откликов в будущем. Движение электронов вдоль кристаллических решеток неизбежно было бы сформировано гео-небесными циклами в электромагнитном поле земли, а также полями вокруг других таких кристаллических организмов поблизости, обеспечивая ощущение времени и информацию о соседях. Течения также мгновенно отразили бы любую потерю материала и направили бы отложение
замена атомов для восстановления первоначальной структуры.
Идея о том, что определенные породы в течение миллиарда лет или около того постепенно становятся отзывчивыми к своему окружению, растут, учатся "причинять боль", когда поток лавы или серный дождь съедают часть вершины, медленно восстанавливаются, пульсируют жизнью, даже развиваются до жидкокристаллической стадии и выбираются из своих каменных гнезд, как зубы дракона Кадмуса или ящерицы на гравюре М. К. Эшера, — все это может показаться немного странным. Но на самом деле это не более странно, чем представить себе такое же превращение капель бульона. Изменение каким-то образом произошло.
Самым большим препятствием для этой теории является принятие идеи о том, что жизнь могла развиться в сухом состоянии либо из океанов, либо в горных породах под ними. С середины 1960-х годов это казалось более правдоподобным, поскольку именно тогда Х. Э. Хинтон из Бристольского университета, Англия, узнал, что по крайней мере один организм проводит часть своей жизни полностью без жидкой воды. Некоторые мухи пустыни Сахара откладывают яйца в кратковременные лужицы, образующиеся в результате редких дождей. Личинки претерпевают в воде несколько метаморфоз, но они почти всегда прерываются испарением воды из лужи. Несмотря на полное иссушение, в состоянии, которое Хинтон назвал криптобиозом, они выживают месяцами или годами до следующего ливня, после чего продолжают с того места, на котором остановились. Личинки можно быстро высушить и хранить в вакуумной бутылке в течение многих лет. Если поместить их в воду, они оживают через несколько минут. Если личинку разрезать надвое во время активности, ей потребуется шесть минут, чтобы умереть. Если их высушить в первую минуту, то два кусочка могут храниться на полке годами, но после того, как их вернут в воду, они проживут оставшиеся пять минут. Вопреки здравому смыслу, кажется, что в данном случае жизнь не нуждается в воде, но смерть не может наступить без нее.
Отказ от предположения о том, что вода равна жизни, делает кристаллическую теорию более правдоподобной. Условия на молодой планете благоприятствовали образованию кристаллических лесов: было жарко; вулканы постоянно выбрасывали новые материалы в плотную, темную оболочку турбулентных газов. Однако кристаллам все равно потребовалась бы внешняя энергия, чтобы преодолеть энтропию неживой материи. Поскольку в них с самого начала заложен организующий принцип, нетрудно представить, что они усваивают другие виды молекул, включая органику, падающую дождем с неба и растворяющуюся в воде. Тогда жизнь была бы на пути к развитию известной нам сейчас биохимии - генетической системы и, как следствие, сексуальности, — которая является основой всех ныне живущих или известных по летописи окаменелостей существ. Тем не менее, нам нужен источник энергии для перехода. Молния в этом контексте не сработает. Нам также нужно объяснение исключительно левосторонних или правосторонних молекул.
В 1974 году Ф. Э. Коул и Э. Р. Граф из Нового Орлеана провели теоретический анализ докембрийского электромагнитного поля земли, который удовлетворил обе потребности. Они рассудили, что, поскольку атмосфера тогда была намного больше, она, должно быть, вытеснила ионосферу гораздо дальше, чем она дышит вместе с Землей 259 сегодня, в область поясов Ван Аллена. Тогда земля имела бы электромагнитный резонатор, состоящий из двух концентрических сфер — верхних слоев атмосферы и поверхности. Сегодня, как и в прошлом, пульсирующее магнитное поле Земли в сочетании с солнечным ветром вызывает большие токи в поясах Ван Аллена. Однако в докембрийскую эпоху колебания тока в поясах Ван Аллена, в свою очередь, вызвали бы огромные токи в близлежащей ионосфере. Поскольку металлическое ядро земли является отличным проводником, ионосферные токи должны были бы соединяться с ним, производя огромный и постоянный электрический разряд через атмосферу и внутрь земли. Более того, поскольку расстояние вокруг ядра в то время было примерно равно 1 длине волны электромагнитной энергии со скоростью 10 циклов в секунду, или около 18 000 миль, этот разряд должен был пульсировать со скоростью 10 Герц по всей резонансной полости, которая охватывала всю атмосферу и поверхность. Помимо непосредственного обеспечения электрической энергией, этот разряд произвел бы обильное выделение тепла, ультрафиолетовое излучение и инфразвук (или волны давления), все из которых способствовали бы разнообразной химической активности.
Такая плотная и электрически заряженная атмосфера, несомненно, произвела бы огромное количество аминокислот и пептидов. Поскольку они соединялись в воздухе и воде, цепно соединяясь с образованием белков и нуклеиновых кислот, векторы электромагнитной силы должны были принимать спиралевидные формы, закручивающиеся в ту или иную сторону, в зависимости от того, в Северном или Южном полушарии происходила реакция. В 1981 году У. Тирманн и У. Жарзак нашли некоторые прямые доказательства этой теории, синтезировав органические соединения в постоянном магнитном поле. Изменение ориентации поля дало им
высокие урожаи D- или L-форм.
Возможно, удастся провести дальнейшую проверку гипотезы Коула и Графа в одном месте Солнечной системы — Большом Красном пятне
Юпитер. Этот постоянный ураган, глаз которого может поглотить землю, постоянно испускает мощные электрические разряды через атмосферу, очень похожую на ту, которая предполагалась для докембрийского периода. Возможно, он уже сейчас синтезирует органические соединения и активизирует переход к жизни.
На земле все сущности, образовавшиеся в пределах разряда частотой 10 Герц, и все их потомки резонировали бы на той же частоте или проявляли к ней чрезвычайную чувствительность даже после отключения первоначального источника питания. Диапазон 10 Герц оставался бы чрезвычайно важным для большинства форм жизни, как это действительно и было. Как уже отмечалось, это основная частота ЭЭГ у всех животных, и ее можно использовать для восстановления нормальных циркадных ритмов у людей, отрезанных от обычных полей земли, Луны и солнца. Уильям Росс Ади из больницы Лома Линда, штат Вирджиния, Калифорния, обнаружил, что магнитные поля, модулированные примерно с одинаковой частотой, можно использовать для изменения поведения обезьян несколькими важными способами, которые более полно описаны в следующей главе.
Теория Коула и Графа также предполагает, как искра жизни погасла сама по себе. Токи, приводящие к разрядам, прекратились бы по мере того, как атмосфера постепенно истощалась из-за выхода более легких газов и включения аммиака и метана в органические соединения. Когда это произошло, ионосфера постепенно опустилась бы, отсоединившись от поясов Ван Аллена. Ионосферные токи стали бы слишком малыми, чтобы связываться с ядром Земли, а атмосферная полость - слишком маленькой, чтобы резонировать с заданной частотой ядра. В этот момент вилка была выдернута, но жизнь шла своим чередом. Помимо конкуренции со стороны более развитых существ, потеря источника энергии могла бы объяснить, почему сегодня мы не видим остатков переходных форм, все еще возникающих из неживой материи.
Эта твердотельная теория возникновения жизни - нечто большее, чем захватывающая картина нашего рождения в снопе искр. Это приводит нас к другой из величайших загадок биологии — эволюции нервной системы - в разумной последовательности шагов. Сначала должна была существовать кристаллическая протоклетка, передающая информацию непосредственно через свою молекулярную решетку. По мере развития первых ячеек мы можем представить себе цепочки микрокристаллов, затем цепочки органических полимеров, передающих информацию в виде полупроводниковых токов. Хотя точный механизм прохождения электронов через живую ткань далеко не ясен, почти все органические вещества обладают пьезоэлектричеством и всеми другими отличительными признаками полупроводников. Более того, в серии экспериментов 1970-х годов Фримен Коуп, биофизик ВМС, опираясь на работу Сент-Дьердьи, обнаружил доказательства сверхпроводимости при комнатной температуре в различных видах живой материи. Известно, что токи, кратковременно индуцируемые в сверхпроводниках, протекают в течение многих лет без затухания, но до сих пор это явление достигалось лишь вблизи абсолютного нуля. Хотя работа Коупа все еще является предварительной и неподтвержденной, он обнаружил, что электромагнитные данные согласуются со сверхпроводимостью в бактериях E. coli, нервах лягушек и раков, дрожжах, яйцах морских ежей и молекулах РНК, пигмента меланина и фермента лизоцима.
Какими бы ни были точные детали проводящей системы, первые многоклеточные организмы, вероятно, имели сети клеток, которые были очень похожи на первые одиночные клетки. Позже эти сетевые клетки специализировались бы на своих обязанностях по переносу постоянного тока, соединяясь в синцитии, чтобы избежать высокого сопротивления межклеточных соединений. Где-то на этом пути должен был появиться центральный процессинговый центр и хранилище информации. В то же время появились бы отдельные входные и выходные пути, и система постоянного тока приблизилась бы к своему пику специализации, поскольку ее клетки эволюционировали в прототипы глиальных, эпендимальных и шванновских клеток. Примерно в этот момент внутри более старой системы начала формироваться высокоскоростная цифровая импульсная система для обработки более сложной информации. Сегодня все многоклеточные животные обладают такого рода гибридной системой, сложность которой должна обеспечить работу по крайней мере еще нескольким поколениям нейрофизиологов.
Перекресток эволюции.
Теория Коула и Графа имеет одно важное требование. Полярность магнитного поля Земли должна была оставаться неизменной в течение резонансного периода. В противном случае в живых тканях была бы смесь правого и левого изомеров. Насколько мы можем судить, поле действительно оставалось стабильным в докембрийские времена, но у нас есть достаточно доказательств того, что его полюса много раз менялись местами за последние полмиллиарда лет. Каждый раз этот сдвиг совпадал с исчезновением многих видов.
геомагнитная летопись записывается в двух местах: в магматических породах, содержащих магнитные минералы, и в отложениях на дне океана. Магнитные частицы в расплавленной породе могут свободно перемещаться и выравниваться в соответствии с преобладающим магнитным полем. По мере остывания породы они застывают на месте. Точно так же магнитные частицы, оседающие на дно океана, отражают ориентацию поля в момент отложения. Океанические отложения и порода, в которую они в конечном итоге превращаются, дали нам нетронутую магнитную хронологию на протяжении многих миллионов лет, в то время как относительно небольшое количество слоев магматических пород, не потревоженных более поздними потрясениями, позволяют нам время от времени заглядывать еще дальше в прошлое.
Изменения происходят очень быстро с течением геологического времени. Напряженность поля падает примерно до половины его среднего значения за несколько тысяч лет. Затем в течение еще одной тысячи лет полюса меняются местами; затем поле восстанавливает свою нормальную силу еще через несколько тысяч лет. В целом, изменение занимает около пяти тысяч лет.
В начале 1960-х годов, когда впервые были обнаружены развороты, геофизики полагали, что магнитное поле полностью исчезает во время разворота полюсов. Таким образом, они думали, что отсутствие электромагнитного зонтика, защищающего жизнь от высокоэнергетического ультрафиолета и космических лучей, могло бы стать причиной крупномасштабных вымираний, эти "великие смерти" долгое время озадачивали палеонтологов. Вскоре гибель одного из видов радиолярий была связана с изменением магнитного поля. Радиолярии - микроскопические планктонные животные с твердым известковым скелетом. Каждый вид имеет отчетливую, замысловатую форму, поэтому их останки образуют легко узнаваемую непрерывную запись в кернах отложений. К 1967 году Джеймс Д. Хейс и Нил Д. Опдайк из Колумбийской геологической обсерватории Ламонт-Доэрти связали исчезновение восьми типов радиолярий с реверсами. Каждый вид был широко распространен и изобиловал; каждое вымирание происходило внезапно, без предшествующего сокращения численности. Теория "радиационного заграждения", казалось, подтверждалась.
Однако с тех пор стало известно, что напряженность поля падает лишь наполовину, чего недостаточно для резкого снижения защитной способности поясов Ван Аллена и ионосферы. Более того, популяции радиолярий простираются на глубину в несколько ярдов, что в любом случае должно защищать их от радиации. С тех пор Хейс обрисовал менее конкретные контуры нынешних знаний следующим образом: по мере того, как животные становятся более специализированными в ходе эволюции, они становятся более чувствительными к какому-то пока неизвестному смертельному эффекту обратных изменений. Длительные периоды без изменений — эпохи покоя иногда длятся десятки миллионов лет — по-видимому, приводят к появлению множества видов, особенно восприимчивых к этому эффекту, и при следующем изменении они отсеиваются.
Нам известно о двух особенно распространенных вымираниях. Первый, в конце пермского периода, около 225 миллионов лет назад, уничтожил половину существовавших тогда видов животных, от простейших до ранних рептилий. Такой же занавес опустился и над эпохой динозавров в конце мелового периода, около 70 миллионов лет назад. В обоих случаях частые смены магнитных полюсов возобновились после длительного перерыва. Многие периоды менее масштабного вымирания также были задокументированы в летописи окаменелостей и коррелировали с изменениями в полевых условиях. Совсем недавно Дж. Джон Сепкоски-младший и Дэвид М. Рауп из Чикагского университета сообщили о том, что, по их мнению, цикл основных вымираний длится 26 миллионов лет. Если их гипотеза верна, возможно, существует какое-то солнечное или галактическое влияние, которое взаимодействует с изменением магнитного поля для получения максимального разрушительного эффекта.
Мы можем только предполагать, что поле земли сыграло важную роль в зарождении жизни, но к 1971 году мы практически наверняка знали, что изменения его полярности повлияли на развитие жизни путем "сокращения" видов. В том году меня, единственного доктора медицины среди десятков биологов и геофизиков, пригласили на закрытую встречу в Ламонт, чтобы поговорить о реверсах. В то время мы могли только догадываться о том, как возник эффект вымирания. У нас даже не было работоспособной теории о том, какие изменения внутри земли вызвали развороты или как этот процесс повлиял на микропульсации и другие аспекты поля. Все, с чем мы могли согласиться, это то, что, вероятно, произошли изменения в каждом его аспекте, и с тех пор наши знания не сильно продвинулись вперед.
Сдвиг полюсов происходит настолько медленно, что живые существа вполне могут легко адаптироваться к нему; 50-процентное снижение напряженности поля также кажется довольно незначительным. Однако, поскольку мы знаем, что микропульсации контролируют биоциклы, включая хронометраж митотического ритма, серьезное изменение их частоты может иметь катастрофические последствия. Эксперименты с искусственными полями чрезвычайно низкой частоты (см. Главу 15) показали, что частоты колебаний, близкие к нормальным, но немного превышающие их, примерно от 30 до 100 Герц, вызывают резкие изменения во времени клеточного цикла. Это препятствует нормальному росту эмбриона и может также способствовать аномальному, злокачественному росту. Если геомагнитный разворот повысит частоты микропульсаций до этого диапазона, накопление ошибок роста на протяжении многих поколений вполне может означать вымирание.
Однако у нас нет возможности сделать прогноз. Развороты, по-видимому, происходят с самыми разными интервалами, в одни периоды - примерно каждые пятьдесят тысяч лет, в другие - с интервалом во много миллионов лет.
Последнее, по-видимому, произошло около семисот тридцати тысяч лет назад. Несколько ученых интерпретировали данные с орбитального аппарата NASA MAGSAT и результаты измерений магнитных частиц в озерных отложениях как указывающие на то, что напряженность магнитного поля Земли неуклонно снижается, и так было в течение последних нескольких тысяч лет. Если это так, то, возможно, мы уже входим в следующий разворот, но также возможно, что мы просто испытываем одно из многих краткосрочных изменений поля.
Мы также не можем быть уверены, насколько серьезным было бы для нас изменение курса. Гоминиды выдерживали их в прошлом, но на этот раз у нас есть дополнительная причина для беспокойства. Если мы сейчас войдем в разворот, это будет первый случай, когда обычное поле будет загрязнено нашими собственными электромагнитными излучениями, и самые мощные из них, с частотой 50 и 60 Герц, попадают прямо в середину "опасной полосы", в которой можно ожидать вмешательства в контроль роста.
Однако поле как дает, так и отнимает. Если мы сможем продержаться до следующего пика его силы, мы можем извлечь пользу из тонкого вливания электромагнитной мудрости. Остроумная теория, недавно предложенная Фрэнсисом Айвенго, фармакологом и антропологом из двух университетов Сан-Франциско, предполагает, насколько это могло быть важно для нашего собственного развития.
Айвенго провел статистический обзор объема черепной коробки всех известных человеческих черепов эпохи палеолита и соотнес это увеличение с напряженностью магнитного поля и значительными достижениями человеческой культуры за тот же период. Айвенго обнаружил всплески эволюции размеров мозга примерно от 380 000 до 340 000 лет назад, а затем снова от 55 000 до 30 000 лет назад. Оба периода соответствовали крупным ледниковым периодам, Миндельскому и Вюрмскому соответственно, и они также были эпохами, когда были достигнуты большие культурные достижения — широкое приручение огня человеком прямоходящим в раннем Минделе и появление Homo sapiens sapiens (кроманьонцев) и постепенный упадок неандертальцев (Homo sapiens) во время Вурма. Два других оледенения за тот же промежуток времени — Ганц примерно от 1 200 000 до 1 050 000 лет назад и Рисс примерно от 150 000 до 100 000 лет назад — не привели к столь очевидным достижениям в эволюции человека. Они также отличались от двух других тем, что средняя напряженность геомагнитного поля была намного ниже.
Айвенго предложил прямую связь между магнитным полем и регуляторными путями гормона роста в мозге, чтобы объяснить резкие эволюционные достижения. Он предполагает, что часть гиппокампа, участка височной доли мозга, действует как преобразователь электромагнитной энергии. Часть гиппокампа, называемая рогом Аммона, дугой с односторонним нервным движением, направляемым сильным током, может считывать изменения напряженности поля, подавая их по пучку хорошо документированных путей, называемых сводом, в гипоталамус, а оттуда в переднюю долю гипофиза, где вырабатывается гормон роста. Известно, что большее количество этого гормона во время беременности увеличивает размер коры головного мозга и количество нервных клеток у потомства по сравнению с другими частями мозга. Айвенго также отмечает, что гиппокамп и его связи с гипоталамусом относятся к числу частей мозга, которые у человека намного больше, чем у других приматов.
Идея получает дополнительную поддержку благодаря тому факту, что нейронная активность в гиппокампе увеличивается при электрической стимуляции и достигает максимума со скоростью 10-15 циклов в секунду, что соответствует или немного превышает доминирующую частоту микропульсаций в современной области. Самым мощным фактором, определяющим наше развитие, может оказаться тончайшая сила, которая совершенно невидима для нас.
Слышать Без ушей.
Мы рассмотрели, как электромагнитные поля Земли, луны и солнца влияют на жизнь. В следующей главе мы рассмотрим влияние искусственных полей, создаваемых нашими машинами. Однако, вероятно, существует и другое взаимодействие, о котором мы знаем гораздо меньше: воздействие, оказываемое на живые существа биомагнитными полями других существ. Если бы одна нервная система могла ощущать поле другой, это значительно помогло бы объяснить экстрасенсорное восприятие.
Следуя любопытной догме о том, что то, чего мы не понимаем, существовать не может, основная наука отвергла психические явления как бред или мистификацию просто потому, что они встречаются реже, чем сон, сновидения, память, рост, боль или сознание, которые все необъяснимы в традиционных терминах, но слишком распространены, чтобы их отрицать. Пятьдесят лет назад, когда Дж. Б. Райн из Университета Дьюка впервые опубликовал результаты своих экспериментов по угадыванию карт, ученые горячо обсуждали и тестировали этот предмет в течение нескольких лет. Затем, хотя по меньшей мере 60 процентов попыток подтвердить работу Райна также дали более чем вероятные результаты (уровень повторяемости выше, чем в большинстве других областей психологии), открытость каким-то образом исчезла. Со времен Второй мировой войны серьезных парапсихологов вытесняли с научного форума. Например, в 1950-х годах "Наука" и "Природа" опубликовали нападки на определенные результаты Райна и С. Г. Соала, первого исследователя пси в Лондонском университете. Дж. Р. Прайс, автор одной из обличительных речей, принес извинения в Science в 1972 году, и оба журнала начали время от времени публиковать отчеты о психических исследованиях, хотя по-прежнему ограничивались в основном негативными выводами. Поскольку климат начал меняться, несколько исследователей стали искать электромагнитные поля как возможную основу для экстрасенсорного восприятия.
Результаты до сих пор были столь же неубедительными, как и при любом другом подходе. В 1978 году Э. Балановски и Дж. Г. Тейлор использовали различные антенны, кожные электроды и магнитометры для наблюдения за рядом людей, заявляющих о паранормальных способностях. Они не обнаружили никаких электрических или магнитных полей, связанных с успехами в экспериментах по телепатии. В 1982 году Роберт Джан, декан инженерного факультета Принстона, собрал самую впечатляющую батарею электронного оборудования, когда-либо применявшуюся в этой области. Он обнаружил определенное воздействие ментальных сил на дисплеи интерферометров и показания тензометрических датчиков, а также положительные результаты в экспериментах с повторным просмотром частиц. Однако тесты не могли быть достоверно повторены и, по-видимому, варьировались в зависимости от настроения исследователя и испытуемого и, возможно, от других неизмеримых факторов окружающей среды. Та же зависимость от отношения — эксперименты, похоже, чаще срабатывают у верующих, чем у сомневающихся, — с самого начала была преградой для психических исследований. Хотя Ян не сделал четких выводов об электромагнитных факторах, он был вынужден прийти к подчеркнуто заниженному выводу, что "... после того, как незаконные исследования и несостоятельная критика были отложены в сторону, оставшиеся накопленные свидетельства психических явлений представляют собой набор экспериментальных наблюдений ... которые приводят к философской дилемме".
Мы должны помнить, что наше изучение биополей все еще находится в зачаточном состоянии. Прошло всего десять лет с тех пор, как КАЛЬМАР впервые позволил нам обнаружить магнитное поле вокруг нашей головы. У голубей магнитный детектор в тысячи раз чувствительнее, чем новейшие приборы. Мы также знаем, что взаимодействие полупроводниковых токов с внешними магнитными полями в тысячи раз сильнее, чем взаимодействие токов в проводе, и инженеры создали микроскопические устройства, которые повышают эту чувствительность еще в тысячу или более раз. Электронный микроскоп показал нам кристаллические структуры неизвестной ранее сложности во всех живых клетках, о функциях которых мы можем только догадываться. В настоящее время есть некоторые доказательства того, что экстрасенсорное намерение может влиять на протекание тока в твердотельных устройствах, так что, возможно, мы приближаемся к энергетическим уровням, на которых действуют экстрасенсорные факторы. Поскольку все живые существа генерируют слабые электромагнитные поля, и поскольку многие, если не все, могут ощущать электромагнитные поля земли, общение с помощью этой среды остается весьма вероятным. Недавнее раскрытие многомиллионных исследований в этой области, проведенных твердолобыми разработчиками вооружений в Министерстве обороны, является еще одной причиной, по которой ученые, работающие публично, не должны отвергать эту идею.
Мы всегда должны быть осторожны и придавать большее значение наблюдениям, чем текущей теории. Мы должны помнить, что мы еще не до конца понимаем магнетизм. Теперь выясняется, что единственный домен с обоими магнитными полюсами, в конце концов, может быть не самой маленькой единицей магнетизма. Физики теперь утверждают о существовании магнитных монополей, частиц, обладающих характеристиками только одного полюса, северного или южного. Фактически, для них есть некоторые экспериментальные доказательства. Некоторые теоретики идут еще дальше, предполагая ранее неизвестный вид магнетизма, представляющий собой смесь волн и монопольных частиц, подобных свету. Живые существа могут взаимодействовать с такими
теперь это неизмеримая энергия.
Любая такая система передачи сообщений столкнулась бы по крайней мере с двумя основными трудностями, которые необходимо было бы преодолеть в ходе эволюции. Однако наш собственный опыт в области электротехники подсказывает, что жизнь могла использовать работоспособные подходы. Одна из проблем заключается в том, что сила биополей намного ниже силы поля земли. Следовательно, любой сигнал от других существ будет встроен в шум. Это обычное препятствие для телекоммуникаций, и есть несколько способов обойти его. Проще всего, чтобы и отправитель, и получатель были заблокированы по частоте, то есть настроены на одну частоту и нечувствительны к другим. Такая система блокировки могла бы объяснить, почему спонтанные экстрасенсорные переживания чаще всего происходят между родственниками или близкими друзьями. Возможно, когда-нибудь чувствительность наших приборов достигнет такой степени, что мы сможем настраиваться на биомагнитные поля на определенных частотах, таким образом, экспериментируя с ESP так же непосредственно, как сейчас мы экспериментируем с радио.
Еще одна теоретическая трудность заключается в том факте, что психическая передача, похоже, не ослабевает с расстоянием. Электромагнитное поле вокруг нервной системы животного, с другой стороны, вначале невообразимо мало, а затем быстро уменьшается. Однако передачи на чрезвычайно низкой частоте (ELF) обладают особым свойством. Из-за их взаимодействия с ионосферой даже слабые сигналы в этом диапазоне частот (от 0,1 до 100 циклов в секунду) распространяются по всему миру, не замирая. Если встроенный частотный селектор работает в пределах этого диапазона, прием должен быть одинаковым в любой точке земли.
В настоящее время периневральная система постоянного тока и ее электромагнитные поля представляют собой единственную теорию парапсихологии, которая поддается прямому эксперименту. И это дает гипотезы почти для всех подобных явлений, за исключением предвидения. Телепатия может быть передачей и приемом по биологически запрограммированному каналу низкочастотных колебаний в электромагнитном поле периневральной системы. Биолокация может включать в себя бессознательное ощущение электромагнитных полей подземных вод или минералов - идея, получившая некоторую поддержку в российских экспериментах 1960-х годов. Николай Николаевич Сочеванов, ныне работающий в Министерстве геологии СССР, обнаружил, что точность сорока профессиональных лозоходцев снижалась по меньшей мере на три четверти, когда он наматывал им на запястья провод с током или подносил к их головам подковообразный магнит.
Биологические полупроводники даже являются возможной основой для ауры, о которой часто сообщают "сенситивы" вокруг живых существ. Долгое время высказывались предположения, что этот "ореол" может быть каким-то проявлением электромагнитного биополя. Способность высоковольтной фотографии (Кирлиан) создавать изображение, очень похожее на описания ауры, пробудила надежду на то, что эта техника могла бы сделать некоторые аспекты психических явлений видимыми таким образом, который способствовал бы эксперименту. Из-за этой возможности наша лаборатория исследовала фотографию Кирлиан в середине 1970-х годов.
Мы получили красивые снимки, которые, казалось, менялись в зависимости от изменений в состоянии здоровья тестируемого организма. Однако метод не прошел одно важное испытание. Если бы гало Кирлиан действительно отражало биополе или какой-либо другой базовый аспект жизни, оно должно было исчезнуть, когда фотографируемый организм умер. Увы, этого не произошло. Изображение оставалось неизменным до тех пор, пока содержание воды в трупе оставалось постоянным. Мы обнаружили, что изображения были полностью вызваны простым физическим событием, коронным разрядом. Это произошло, когда высоковольтное электрическое поле разрушило молекулы воздуха между двумя пластинами конденсатора аппарата Кирлиан. Количество водяного пара в воздухе меняло напряжение, при котором это происходило, и на цветной пленке появлялись короны разных цветов и размеров. Мы не нашли никаких доказательств того, что изображение Кирлиан было связано с состоянием жизни. Мы также не обнаружили, что это могло быслужить "экраном", на котором могло бы отражаться какое-то невидимое поле или аура, еще одна возможность, которая была предложена ранее.
Это не означает, что аура, иногда воспринимаемая некоторыми людьми вокруг других организмов, является воображаемой. Вещи, которые так часто встречаются в фольклоре, часто оказываются имеющими под собой реальную основу. Однако магнитное поле тела слишком слабо, чтобы объяснить это. Наши биополя, даже если бы они были во много раз сильнее, вряд ли могли излучать свет, но достаточно чувствительный магнитный детектор в мозге, если у него есть нервные связи со зрительной корой, мог бы, так сказать, "увидеть" магнитное поле. Аналогичным образом астронавты в космосе "видят" черенковское излучение — вспышки света, которые были связаны с прохождением космических лучей высокой энергии через сетчатку.
С другой стороны, аура может быть буквально формой света, возможно, на частотах, невидимых для всех, кроме немногих из нас. Открытие светоизлучающих диодов произошло сравнительно недавно. Как вы помните, мы обнаружили, что такими свойствами обладает кость. Целью этого эксперимента было доказательство того, что кость содержит полупроводниковые диоды с PN-переходом. У живых существ вполне могут быть и другие диоды. В этом контексте интересна взаимосвязь между нервными окончаниями и кожей. Интерфейс кожа-нерв - ближайший нормальный эквивалент нейроэпидермального соединения, запускающего регенерацию, — вполне может быть проблемой. Если это так, то надлежащий уровень тока может вызвать излучение света кожей. Возможно даже, что такой массив диодов с очень большими токами мог бы создавать голографическое изображение тела на органическом экране, таком как известное изображение Христа на Туринской плащанице.
Если экстрасенсорная коммуникация действительно является функцией системы постоянного тока, почему она не является более распространенной и широко признанной? Возможно, мы никогда не узнаем, насколько хорошо он распределен среди животных, хотя количество домашних животных, вернувшихся к своим владельцам на большие расстояния, говорит о том, что многие собаки и кошки могут находить конкретных людей с помощью неизвестного чувства. Парапсихологическая лаборатория Университета Дьюка подтвердила подлинность более пятидесяти таких случаев, многие из которых были связаны с путешествиями на сотни или тысячи миль. Мы можем ожидать, что у некоторых видов это получится лучше, чем у других, точно так же, как голуби ориентируются по магнитному полю земли намного лучше, чем большинство других существ. Среди людей некоторые могут быть просто более одаренными, чем другие, благодаря генетической случайности или какому-то аспекту их воспитания. С другой стороны, экстрасенсорное восприятие может быть универсальной способностью, которая была забыта или подавлена по мере того, как мы все больше и больше зависели от языка для передачи наших сообщений.
Если они действительно зависят от одной и той же системы, экстрасенсорные способности и регенерация могут идти рука об руку; как правило, они могут быть лучше у простых животных. По мере того, как цифровая импульсная система становилась все более эффективной, ее информация, возможно, перегружала органы чувств, работающие в более раннем режиме. Фактически, это может быть частью назначения цифровой системы. Вездесущий гул электромагнитной информации, поступающей от других существ, возможно, стал невыносимым бременем. Подумайте, в каком замешательстве вы бы себя чувствовали, если бы могли одновременно слышать, о чем думают все остальные в мире. В конце концов, медиумы, колдуны и пси-экспериментаторы все согласны с этим
что для достижения наилучших результатов необходим своего рода транс или ментальное успокоение - снижение активности нервных импульсов. Согласно Элмеру Грину, йоги некоторых тибетских традиций обучают новичков ясновидению, заставляя их медитировать, сидя на стеклянной тарелке лицом на север, к листу полированной меди, в темной комнате без окон, с магнитом, подвешенным над их головами, северный полюс которого направлен в зенит.
Биополе также подходит для теорий психокинеза и объектного импринтинга. Вся материя, живая и неживая, в конечном счете является электро-
тромагнитный феномен. Материальный мир, по крайней мере, насколько известно физике, представляет собой атомную структуру, удерживаемую вместе электромагнитными силами. Если некоторые люди могут обнаруживать поля, исходящие от других организмов, почему некоторые люди не должны быть способны воздействовать на других существ посредством связанных с ними полей? Поскольку клеточные функции нашего организма контролируются нашими собственными полями постоянного тока, есть основания полагать, что одаренные целители генерируют поддерживающие электромагнитные эффекты, которые они передают своим пациентам или манипулируют ими, чтобы напрямую изменять внутренние токи пациента, не ограничивая себя эффектом плацебо в виде доверия и надежды.
Как только мы допускаем идею такого рода влияния, тогда становится возможным такое же волевое воздействие биополей на электромагнитную структуру неживой материи. Это включает в себя все формы психокинеза, от экспериментов по изгибу металла, в которых был исключен обман, до более жестко контролируемых тестов с использованием интерферометров, тензометрических датчиков и генераторов случайных чисел. В настоящее время это единственная гипотеза, которая дает большую надежду на проверяемость. На менее впечатляющем уровне мы должны спросить, может ли биополе проецировать индивидуальную подпись мыслей человека на его окружение, изменяя электромагнитные характеристики этих объектов таким образом, чтобы человек мог ощущаться другими, даже если он отсутствует. Это вполне может быть самым распространенным из всех паранормальных явлений, и количество преступлений, раскрытых экстрасенсами, реагирующими только на место преступления, должно дать ученым право исследовать эту идею, не опасаясь насмешек со стороны своих коллег.
Снова и снова биологи обнаруживают, что целое - это нечто большее, чем сумма его частей. Мы должны ожидать, что то же самое верно и для биоэлектромагнитных полей. Всю жизнь на Земле можно рассматривать как единое целое, как слой разума, тонко распределенный по земной коре. В целом, его поле представляло бы собой полую, невидимую сферу, на которую нанесен узор из всех мыслей и эмоций всех существ. Священник-иезуит и философ-палеонтолог Пьер Тейяр де Шарден постулировали то же самое - ноосферу, или океан разума, возникающий из биосферы подобно пене. Учитывая биологический канал связи, который может охватить всю землю в одно мгновение, возможно, основанный на самом способе зарождения жизни, было бы удивительно, если бы каждое существо не сохранило связь с каким-нибудь таким совокупным разумом. Если это так, то периневральная система постоянного тока может привести нас к великому резервуару образов и сновидений, которые по-разному называются коллективным бессознательным, интуицией, хранилищем архетипов, высшим разумом, божественным или сатанинским, самой Музой.
Пятнадцать. Серебряный молоток Максвелла.
Рассматривая такие отдаленные вопросы, как происхождение жизни, наука должна продвигаться к новым берегам по тонкому льду спекуляций, но она также обязана предупреждать нас о существующих опасностях как можно конкретнее. Поскольку электромагнитная активность Земли оказывает такое глубокое влияние на жизнь, возникает очевидный вопрос: каковы последствия использования нашей искусственной энергии?
Электромагнетизм можно обсуждать двумя способами — в терминах полей и в терминах излучения. Поле - это "нечто", существующее в пространстве вокруг объекта, который его создает. Мы знаем, что вокруг постоянного магнита существует поле, потому что оно может заставить частицу железа прыгнуть через пространство к магниту. Очевидно, что существует невидимая сущность, которая воздействует на железо, но из чего именно она состоит — не спрашивайте! Никто не знает. Другое, но аналогичное явление — электрическое поле - распространяется наружу от электрически заряженных объектов.
Как электрическое, так и магнитное поля статичны, неизменны. Когда вводится фактор времени, путем изменения напряженности поля, как в радиоантенне, возникает электромагнитное поле. Как следует из названия, оно состоит из электрического и магнитного полей. Флуктуации поля излучаются наружу от передатчика в виде волн энергии, хотя каким-то образом этим волнам одновременно удается вести себя как потоки безмассовых частиц (фотонов) без заряда. Что касается того, как именно это происходит, опять же — не спрашивайте! Иногда это явление называют электромагнитным полем (ЭДС), чтобы подчеркнуть его связь с передатчиком; иногда это называют электромагнитным излучением (ЭМИ), чтобы подчеркнуть его направленный вовне аспект. Однако эти два термина относятся к одному и тому же явлению и взаимозаменяемы. Единственное значимое различие - между статическими и изменяющимися во времени полями.
Каждая энергетическая волна состоит из электрического и магнитного полей, расположенных под прямым углом друг к другу, и оба они расположены под прямым углом к направлению распространения волны. Количество волн, образующихся за одну секунду, - это частота; расстояние, которое энергия проходит (со скоростью света) за одно колебание, - это ее длина волны. Чем выше частота, тем короче длина волны, и наоборот.
ЭМИ охватывает огромный диапазон частот. Самые короткие гамма-лучи, длиной в десятую миллиардную миллиметра, вибрируют секстиллионы раз в секунду. Они, наряду с рентгеновскими лучами и самыми короткими ультрафиолетовыми волнами, называются ионизирующим излучением, потому что их высокая фотонная энергия может выбивать электроны из атомов, создавая высокореактивные ионы там, где им не место. Большая часть ущерба от ядерного излучения наносится именно таким образом. Все более низкие частоты, начиная с более длинных ультрафиолетовых волн, являются неионизирующими.
Затем появляется единственная видимая нами энергия — узкая полоса видимого света, вибрирующая сотни триллионов раз в секунду, — а затем инфракрасные волны, которые мы ощущаем как лучистое тепло. Под ними лежат волны, которые мы использовали для общения. Они начинаются с микроволн (МВТ), частота которых измеряется в гигагерцах или мегагерцах — миллиардах или миллионах циклов в секунду — и распространяются через радиочастоты (RF) вплоть до волн ELF, частота которых стремится к нулю. Спектр MW и RF произвольно разбивается на дополнительный алфавит чрезвычайно высоких, сверхвысоких, ультравысоких, очень высоких, высоких, средних, низких, очень низких и экстремально низких частот (КВЧ, СВЧ, УВЧ, УКВ, HF, MF, LF, VLF и ELF соответственно). Как мы видели, волны ELF приблизительно соответствуют размерам земли; при частоте 10 герц длина одной волны составляет около 18 600 миль.
За исключением света и инфракрасного тепла, мы не можем воспринимать ни одну из этих энергий без инструментов, поэтому большинство людей не осознают, насколько радикально мы изменили электромагнитную среду всего за одно столетие. Работая в Кембриджском университете, шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл в 1873 году математически показал, что свет - это лишь малая часть огромного неоткрытого царства излучения. Генрих Герц впервые обнаружил некоторые из радиоволн в 1888 году. Тем временем Эдисон создал первую коммерческую систему электроснабжения в Нью-Йорке в 1882 году.
За миллиарды лет до этого энергии, среди которых зарождалась жизнь, были относительно простыми. Внутри него существовало слабое электромагнитное поле, модулируемое микропульсациями и дополнительно формируемое солнечными и лунными циклами. Произошел взрыв статических помех с центром в 10 000 герц, который разносился по всей земле всякий раз, когда вспыхивала молния во время множества гроз, происходивших одновременно. От солнца и других звезд исходило несколько слабых радиоволн. Свет, включая инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, был наиболее распространенной формой электромагнитной энергии. На более высоких частотах живые существа поглощали лишь небольшое количество ионизирующих рентгеновских и гамма-лучей из космоса и радиоактивных минералов в горных породах. Большая часть энергетического спектра была абсолютно беззвучной.
Мы никогда больше не увидим этот тихий мир. В 1893 году Никола Тесла осветил Всемирную выставку в Чикаго первой системой питания переменного тока, а два года спустя он положил начало современной эре электротехники, использовав Ниагарский водопад. В 1901 году Гульельмо Маркони отправил радиотелеграфное сообщение через Атлантику, используя без подтверждения устройство, разработанное плодовитым Теслой. Изобретение вакуумной трубки в 1907 году привело к первой передаче голоса по радио в 1915 году и первой коммерческой станции в 1920 году. До тех пор многие люди все еще ужинали при свечах или керосинке, а окружающие силы оставались разумным подобием первозданного поля земли.
Все величайшие перемены произошли в одном поколении после Второй мировой войны. Тенденция к использованию все более коротких радиоволн, отражающихся от ионосферы, для связи на большие расстояния началась еще до войны. Борьба за выживание против фашизма побудила к разработке микроволнового радара, который помог выиграть битву за Британию, позволил проводить всепогодные бомбардировки Германии и дал американскому военно-морскому флоту решающее преимущество над японцами. The conflict также производила другие электронные устройства всех типов. В 1947 году Bell Telephone установила первые микроволновые телефонные ретрансляционные вышки между Нью-Йорком и Бостоном, в том же году начались первые коммерческие телевизионные передачи, также передаваемые с помощью микроволн. С тех пор почти каждый человек пользовался электрическим прибором, и сегодня мы все купаемся в море невиданных ранее энергий, о которых следующий список источников лишь поверхностно описывает:
• Все, что работает от аккумулятора, создает магнитное поле постоянного тока — от цифровых часов, фотоаппаратов, фонариков и портативных радиоприемников до систем зажигания автомобилей.
• Сильные магнитные поля используются в промышленности для переработки руды, концентрирования и переработки железного лома, очистки сточных вод, смягчения воды для паровых котлов и многих других задач.
• Запуск и остановка электропоезда превращают силовой рельс в гигантскую антенну, которая излучает волны ELF на расстояние более 100 миль. • Электромагнитные поля, вибрирующие на частоте 60 Герц (50 Герц в Европе и России), окружают почти каждого человека на земле от бытовой техники дома и машин на работе.
• Более 500 000 миль высоковольтных линий электропередачи пересекают Соединенные Штаты. Бесчисленные линии поменьше проходят в каждый дом,
офисы, фабрики и военные базы - все производят поля переменного или постоянного тока. Металлические предметы рядом с линиями концентрируют поля на более высоких уровнях. Кроме того, высоковольтные линии - это, по сути, гигантские антенны, работающие на частоте 60 Герц в диапазоне ELF, крупнейшие "радиопередатчики" в мире. Коммутационные станции, где ток изменяется с одного напряжения или типа на другой, также излучают радиочастотные волны.
• Магнитные поля переменного тока с частотой колебаний от 100 до 10 000 герц исходят от противоугонных систем в магазинах и библиотеках, а также от металлодетекторов в аэропортах.
• Низкочастотные радиоволны используются для воздушной и морской навигации, отсчета времени, подачи аварийных сигналов, некоторых любительских радиоканалов,
и военные коммуникации.
• Средние частоты от 535 до 1604 килогерц зарезервированы для AM-радиопередатчиков, мощность которых в этой стране ограничена 50 000 Вт, но иногда они намного мощнее за рубежом.
• ВЧ- и УКВ-каналы заполнены разговорами 35 миллионов радиоприемников CB, а также коротковолновыми диапазонами для большего количества радиолюбителей, систем воздушной и морской навигации, военного назначения, спутников-шпионов, радиостанций полиции и такси. Также есть УКВ-телевидение и FM-радио-
освойте этот регион. В настоящее время только в Соединенных Штатах насчитывается более десяти тысяч коммерческих радио- и телестанций и 7 миллионов других радиопередатчиков, не считая миллионов, которыми управляют военные.
• Метеорологические спутники, некоторые виды радаров, аппараты для диатермии, свыше 10 миллионов микроволновых печей, больше полицейских радиостанций,
автоматические устройства для открывания гаражных ворот, коробки экстренного вызова на шоссе и УВЧ-телевидение конкурируют за низкие микроволновые частоты.
• Более высокие микроволновые диапазоны переполнены большим количеством военных переговорных каналов и радаров, навигационных маяков, коммерческих средств связи.
американские спутники, различные виды портативных раций и двести пятьдесят тысяч микроволновых телефонных и телевизионных ретрансляционных вышек в Америке.
• Подобно инфракрасным лучам над ними в спектре, радиоволны и микроволны выделяют тепло, когда направлены в виде лучей высокой интенсивности. Следовательно, они используются для всех видов промышленной рутинной работы — склеивания фанеры, вулканизации резины, изготовления обуви, стерилизации пищевых продуктов, производства пластмасс и термосваривания триллионов упакованных в пластик продуктов в наших магазинах, даже для вскрытия устриц. Современная электроника была бы невозможна без совершенных кристаллов кремния и германия, выращенных в микроволновых печах.
Человеческий вид изменил свой электромагнитный фон больше, чем любой другой аспект окружающей среды. Например, плотность радиоволн вокруг нас сейчас в 100 или 200 миллионов раз превышает естественный уровень, достигающий нас от солнца. И конца этому не видно. Когда будут внедрены сверхпроводящие кабели, они увеличат напряженность поля вокруг линий электропередачи в десять-двадцать раз. Электромобили, транспортные средства на магнитной подвеске и спутники с микроволновым излучением для передачи солнечной энергии на землю - все это добавило бы новые мощные источники электромагнитного загрязнения. Предлагаемая электромагнитная катапульта, которая могла бы запускать спутники в космос с рельсов длиной в милю, проложенных по склону горы, потребовала бы совокупной мощности тысячи электростанций страны в течение нескольких секунд после каждого запуска.
Несколько лет назад большинство исследователей полагали, что каждая длина волны взаимодействует в основном с объектами, сравнимыми с ней по размеру. Это была утешительная идея, которая теоретически ограничивала каждую частоту одним типом эффекта и предсказывала, что по-настоящему неприятные проблемы для людей будут возникать только в одной части спектра — FM-диапазоне. Однако теперь мы знаем, что на частотах ELF существуют первичные эффекты для всех форм жизни, а в других частях спектра могут быть последствия для конкретных систем на любом уровне, от субатомного до всей биосферы как единого целого.
Конечно, изменение на одном уровне вполне может вызвать вторичные изменения во всем организме, так что первоначальные трудно идентифицировать. Более того, воздействие ЭМИ на любую конкретную частоту часто связано с его плотностью мощности, количеством энергии, проходящей через определенную область. При обсуждении биологических эффектов их лучше всего измерять в микроваттах (миллионных долях ватта) на квадратный сантиметр, единицу измерения мы упростим до микроватт. Однако часто нет прямой зависимости между дозой и эффектом; низкая плотность мощности иногда делает то, чего не делает более высокая. Более того, мы не можем сказать, сколько энергии из заданной плотности мощности на самом деле поглощается или какая часть тела ее воспринимает. То же самое справедливо для электрических и магнитных полей, изучение которых еще больше осложняется тем фактом, что животные разной формы по-разному искажают поля. Аналогично, мех, перья, толщина кожи, размер костей и общая форма животного усложняют поглощение ВЧ и МВТ настолько, что мы не в состоянии его измерить. Следовательно, реакции, наблюдаемые у одного вида, нельзя предполагать у другого. Единственный способ проверить возможный ущерб (или полезные эффекты) - это провести эксперимент.
В некотором смысле все население мира волей-неволей становится объектом гигантского эксперимента. Загрязнение окружающей среды электричеством было предметом горячих общественных дебатов на протяжении почти десяти лет, а неопубликованные опасения - на протяжении десятилетий до этого. К сожалению, вопрос о риске был задан слишком поздно. Ежедневное разоблачение почти каждого человека является свершившимся фактом.
Подсознательный стресс.
После того, как Говард Фридман, Чарли Бахман и я обнаружили доказательства того, что "аномальные естественные" поля, вызванные солнечными магнитными бурями, влияют на человеческий разум, что отражается в поступлениях в психиатрические больницы, мы решили, что пришло время для прямых экспериментов с людьми. Мы подвергали добровольцев воздействию магнитных полей, расположенных таким образом, чтобы силовые линии проходили через мозг от уха к уху, пересекая ток между стволом мозга и лобной частью. Поля были от 5 до 11 гаусс, что немного по сравнению с 3000 гаусс, необходимыми для усыпления саламандры, но в десять-двадцать раз превышало фон Земли и значительно превышало уровень большинства магнитных бурь. Мы измерили их влияние на стандартный тест времени реакции — испытуемые нажимали кнопку как можно быстрее в ответ на красный свет. Постоянные поля не производили никакого эффекта, но когда мы модулировали поле медленным циклическим импульсом каждые пять секунд (одна из частот дельта-волн, которые мы наблюдали в мозге саламандр при переходе с одного уровня сознания на другой), реакции людей замедлялись. Мы не обнаружили изменений в ЭЭГ или напряжении от фронта к спине от полей до 100 гаусс, но эти показатели отражают серьезные изменения в осознании, поэтому мы на самом деле не ожидали, что они изменятся.
Мы были взволнованы, с нетерпением планируя эксперименты, которые могли бы рассказать нам больше, когда наткнулись на пугающий отчет русских. Юрий Холодов воздействовал на кроликов постоянными магнитными полями напряжением 100 и 200 гаусс и во время вскрытия обнаружил участки гибели клеток в их мозге. Хотя его поля были в десять раз сильнее наших, мы немедленно прекратили все эксперименты с людьми.
Фридман решил повторить эксперимент Холодова с более детальным анализом мозговой ткани. Он сделал слайды и отправил их эксперту по заболеваниям мозга кроликов, но закодировал их так, что никто не знал, что есть что, пока позже.
Отчет показал, что все животные были заражены мозговым паразитом, который был характерен для кроликов и распространен во всем мире. Однако у половины животных простейшие находились под контролем иммунной системы, тогда как у другой половины они разгромили защитников и разрушили части мозга. Эксперт предположил, что мы, должно быть, сделали что-то, чтобы подорвать сопротивляемость кроликов в экспериментальной группе. Код подтвердил, что большая часть повреждений мозга произошла у животных, подвергшихся воздействию магнитных полей. Позже Фридман провел биохимические тесты на другой серии кроликов и обнаружил, что поля вызывали генерализованную стрессовую реакцию, отмеченную большим количеством кортизона в кровотоке. Это реакция, вызванная длительным стрессом, подобным болезни, который не представляет непосредственной угрозы для жизни, в отличие от реакции "дерись или беги", вызванной адреналином.
Вскоре после этого Фридман измерил уровень кортизона у обезьян, подвергавшихся воздействию магнитного поля мощностью 200 гаусс в течение четырех часов в день. Они демонстрировали реакцию на стресс в течение шести дней, но затем она пошла на убыль, что свидетельствует об адаптации к полевым условиям. Однако такая кажущаяся толерантность к продолжающемуся стрессу иллюзорна. В своем новаторском труде всей жизни о стрессе доктор Ханс Селье четко нарисовал неизменную закономерность: первоначально стресс активирует гормональную и / или иммунную системы до уровня выше нормы, позволяя животному избежать опасности или бороться с болезнью. Если стресс продолжается, уровень гормонов и иммунная реактивность постепенно снижаются до нормы. Если вы прекратите свой эксперимент на этом этапе, вы, очевидно, вправе сказать: "Животное адаптировалось; стресс не причиняет ему вреда". Тем не менее, если стрессовое состояние сохраняется, уровень гормонов и иммунитета снижается еще больше, значительно ниже нормы. Выражаясь медицинским языком, наступила декомпенсация стресса, и животное теперь более восприимчиво к другим стрессовым факторам, включая злокачественный рост и инфекционные заболевания.
В середине 1970-х годов две российские группы обнаружили выделение гормонов стресса у крыс, подвергшихся воздействию микроволн, даже если они подвергались кратковременному воздействию ничтожных количеств энергии. Другая восточноевропейская работа обнаружила такую же реакцию на электрические поля частотой 50 Герц. С тех пор несколько российских и польских групп установили, что после длительного воздействия активация системы стресса меняется на ее угнетение по знакомой схеме, что указывает на истощение коры надпочечников. Было даже одно сообщение о кровоизлиянии и повреждении клеток в коре надпочечников в результате месячного воздействия магнитного поля частотой 50 Герц и 130 гаусс.
Советский биофизик Н. А. Удинцев систематически изучал воздействие одного ELF магнитного поля (200 гаусс при частоте 50 герц) на эндокринную систему. В дополнение к "медленной" реакции на стресс, которую мы обсуждали, он обнаружил активацию "быстрых" гормонов борьбы или бегства, в центре которых находится адреналин из мозгового вещества надпочечников. Эта реакция была вызвана у крыс всего одним днем на поле Удинцева, и уровень гормонов не возвращался к норме в течение одной или двух недель. Удинцев также задокументировал недостаточность инсулина и повышение уровня сахара в крови в той же области.
Один аспект этого синдрома был очень загадочным. При таких гормональных изменениях животное обычно осознает, что его организм подвергается атаке, однако, насколько мы могли судить, кролики этого не чувствовали. У них не было внешних признаков страха, возбуждения или болезни. Большинство людей, конечно, не смогли бы обнаружить магнитное поле напряжением 100 гаусс, по крайней мере, сознательно. Только через несколько лет после работы Фридмана кто-то узнал, как это происходит.
В 1976 году группа под руководством Дж. Дж. Новала из Военно-морской лаборатории аэрокосмических медицинских исследований в Пенсаколе, Флорида, обнаружила замедленную реакцию крыс на стресс при воздействии очень слабых электрических полей, всего лишь пяти тысячных вольта на сантиметр. Они обнаружили, что когда такие поля вибрировали в диапазоне ELF, они повышали уровень нейромедиатора ацетилхолина в стволе мозга, по-видимому, таким образом, что подсознательно активировали сигнал бедствия, причем животное не осознавало этого. Самым пугающим было то, что поля, которые использовал Новал, находились в пределах фоновых уровней обычного офиса с его верхним освещением, пишущими машинками, компьютерами и другим оборудованием. Рабочие в такой среде подвергаются воздействию электрических полей от сотой до десятой доли вольта на сантиметр и магнитных полей от сотой до десятой доли гаусса.
Власть против народа.
Поскольку промышленность и военные требуют неограниченного использования электромагнитных полей и излучения, их внутренние опасности часто
усугубляется секретностью и обманом. Я усвоил этот урок, впервые столкнувшись с процессом экологической экспертизы.
Когда в 1969 году мы исследовали связь между электромагнитным полем и напряжением, военно-морской флот решил построить гигантскую антенну в северном Висконсине. План, получивший название Project Sanguine, состоял в том, чтобы установить радиосвязь с атомными подводными лодками на их обычной глубине 120 футов или ниже. Обычные радиосигналы не могли проходить через воду, поэтому судам приходилось всплывать на поверхность или же очень медленно плыть на глубине нескольких футов и общаться с помощью плавучей антенны в заранее установленное время. Поскольку это делало подводную лодку временно уязвимой, военно-морскому флоту потребовалась система передачи сообщений, использующая волны ELF, которые проникают сквозь землю и воду.
Первоначальный проект включал в себя 6000 миль заглубленного кабеля, проложенного в виде сетки по двум пятым верхним районам висконсина. Передатчик подавал ток на одну сторону; электричество выходило с другой стороны и замыкало цепь, проходя через землю. На самом деле устройство представляло собой гигантскую петлевую антенну, использующую землю как часть петли. Волны ELF, исходящие от него и резонирующие между поверхностью Земли и ионосферой, можно было уловить в любой точке земного шара.
"Сангвиник" был одним из первых военных проектов, рассмотренных в соответствии с Законом об охране окружающей среды. В 1973 году военно-морской флот учредил комитет ученых для обзора пятнадцатилетних военно-морских исследований эффектов ELF, а также другой соответствующей работы. Капитан Пол Тайлер из Управления военно-морских исследований попросил меня стать одним из семи его членов.
Единственное, что нас радовало, - это название. Хотя проведенные на сегодняшний день исследования не доказали, что это может нанести серьезный вред здоровью человека, они выявили несколько опасностей. Антенна будет создавать электромагнитное поле в 1 миллион раз слабее, чем от линии электропередачи напряжением 765 киловольт. Он должен был транслироваться на частоте от 45 до 70 Герц - частотах, достаточно близких к микропульсированиям земли, чтобы живые существа были к ним очень чувствительны. Было показано, что подобные поля повышают уровень триглицеридов в крови человека (часто это предвестник инсульта, сердечного приступа или атеросклероза), а также изменяют кровяное давление и структуру мозговых волн у экспериментальных животных. Генерализованная реакция на стресс, десинхронизированные биоциклы и вмешательство в клеточный метаболизм и процессы роста — и, следовательно, увеличение частоты развития рака — также были различными возможностями. Сотни тысяч людей жили бы внутри антенны даже в этом малонаселенном районе; долгосрочные последствия для растений и животных были неизвестны; и, поскольку сигналы находили бы отклик по всему миру, биологические опасности могли бы быть столь же широко распространены. По этим причинам мы единогласно рекомендовали отложить проект до получения ответов на зловещие вопросы, которые он поднял. Мы предоставили длинный список необходимых исследований, сделав упор на дальнейшие тесты на триглицериды, биоритмы, стресс и психологические реакции на поля ELF. Мы также предупредили, что здоровью значительной части населения США уже может быть нанесен ущерб из-за линий электропередачи частотой 60 Герц, передающих значительно большую мощность, чем предлагаемая антенна.
Комитет заседал 6 и 7 декабря 1973 года, и тогда же был подготовлен отчет, в котором секретарь записал наши выводы. Ответственная группа ВМС была явно недовольна нашими выводами, печатные материалы с пометкой "Только для официального использования" были разосланы только членам комитета, и ВМС отказались обсуждать их с кем-либо еще.
Как только я вернулся из Вашингтона, я узнал, что две энергетические компании планируют построить сеть линий электропередачи мощностью 765 киловольт, соединяющих ядерные реакторы в северной части штата Нью-Йорк и Канаде. Одна из линий должна была пройти через сельскую местность недалеко от деревни Лоувилл, где я только что купил землю для дома отдыха и престарелых. Я немедленно написал главе Комиссии штата по государственной службе. Не публикуя отчет Sanguine — я чувствовал, что это не мое дело, даже несмотря на то, что его сокрытие было неправильным, — я проинформировал председателя PSC Альфреда Кана о его основных выводах. Комиссия, в свою очередь, запросила у ВМС копию нашего отчета, но получила категорический отказ. Однако в середине 1974 года Энди Марино и меня попросили дать показания на слушаниях PSC по поводу линий электропередач.
Мы представили лучшие имеющиеся на тот момент доказательства, некоторые из которых, казалось, шокировали членов PSC. К тому времени ELF-поля с интенсивностью линии электропередачи или меньше были связаны с опухолями костей у мышей, замедлением сердцебиения у рыб и различными химическими изменениями в мозге, крови и печени крыс. Пчелы, подвергшиеся воздействию сильного поля ELF в течение нескольких дней в российских исследованиях, начали жалить друг друга до смерти или покидать территорию. Некоторые закрыли свои ульи и задохнулись. Адвокаты энергетических компаний поспешно попросили отложить слушания на год, что, естественно, было удовлетворено PSC.
Мы с Энди провели тот год за чтением быстро накапливающейся научной литературы по биологическим эффектам ЭМП, включая огромное количество работ на русском языке, которые стали доступны на английском. Энди также продолжил исследование реакции на стресс. Он провел десять отдельных экспериментов с крысами, подвергая их в течение одного месяца воздействию электрических полей частотой 60 Герц с напряжением от 100 до 150 Вольт на сантиметр, имитируя уровень земли под типичной линией высокого напряжения. Три поколения крыс, выведенных в этой области, показали сильную задержку роста, особенно среди самцов. При более низкой напряженности поля (35 Вольт на сантиметр) некоторые животные прибавляли в весе больше, чем контрольные, и мы предварительно проследили реакцию, связанную с аномальной задержкой воды, которая, как и недостаточный вес, также могла быть результатом стресса. Несколько лет спустя исследование, проведенное по заказу Министерства энергетики для дублирования этого исследования, также дало противоречивые, но тревожные результаты. С каждым
известная переменная, контролируемая в дорогом высокотехнологичном учреждении Battelle Laboratories в Колумбусе, штат Огайо, один тест показал серьезную задержку роста на протяжении трех поколений, в то время как второй запуск в точно таких же условиях привел к значительно большему увеличению веса, чем обычно.
Оригинальная работа Энди также выявила значительное увеличение младенческой смертности. От 6 до 16 процентов детенышей, рожденных в различных тестах, не дожили до зрелости из-за действия электрического поля. То есть эти проценты превышали нормальный уровень смертности новорожденных крысят. Были обнаружены различные другие симптомы, соответствующие стрессу, включая снижение потребления воды, увеличение надпочечников и гипофиза, а также изменение соотношения белков и гормонов в крови. В ранних экспериментах также наблюдалась очень высокая частота — десять случаев из шестидесяти - глаукомы. Заболевание не проявилось в более поздних сериях, из которых мы исключили животных с заметными дефектами зрения, предполагая, что электрическое поле усугубило ранее существовавшую проблему, а не вызвало ее.
Мы ожидали, что коммунальные службы пустят в ход свою тяжелую артиллерию, когда возобновятся слушания PSC, но мы все еще были не готовы к тому, что произошло на самом деле. Компании наняли двух исследователей микроволновых технологий, Германа Швана и Соломона Майклсона, которые выполняли большую часть своей работы для Министерства обороны, и ботаника из Университета Рочестера Морта Миллера. Тщательно подготовленные этими тремя юристами компании, юристы компании в декабре 1975 года в течение семнадцати дней подвергали нас перекрестному допросу, подвергая критике не только наши методы и результаты, но также нашу научную компетентность и честность. Майклсон упорно отрицал, что у наших грызунов были признаки стресса, хотя биологические маркеры были очевидны. Даже если бы это было так, утверждал он, стресс мог бы быть полезен для здоровья - идею, которую Ганс Селье позже назвал "притянутой за уши" применительно к биологическому вызову, который был постоянным, а не навязанным самому себе.
Насколько я знаю, наше свидетельство было первым в истории открытым заявлением американских ученых о том, что электромагнитная энергия оказывает воздействие на здоровье в дозах ниже тех, которые необходимы для нагрева тканей, и что поэтому линии электропередач могут быть опасны для здоровья человека. Мы раскритиковали Управление политики в области телекоммуникаций Белого дома за то, что оно не отреагировало на предварительное предупреждение 1971 года, сообщив президенту, что некоторые вредные последствия электроразрушения теперь доказаны. Более того, хотя мы и не осознавали этого в то время, мы сильно смутили капитана Тайлера и военно-морской флот, публично раскрыв существование отчета Sanguine, который до тех пор был секретным.
Среди тех, кто услышал об этом, был сенатор от Висконсина Гейлорд Нельсон, который, по понятным причинам, был взбешен тем, что его избирателей уже тогда использовали в качестве подопытных кроликов в текущих испытаниях ELF на экспериментальной станции близ озера Клам, в то время как документ пылился в каком-то сейфе военно-морского флота. Цитируя нас с Энди, он подверг резкой критике военно-морской флот в Сенате. Из-за противодействия местных властей военно-морской флот уже перенес место установки полномасштабной антенны на верхний полуостров Маллиган, изменив дизайн и дав ему новое название — Project Seafarer. Теперь ярость Нельсона побудила министра военно-морского флота обратиться в Национальную академию наук с просьбой о дальнейшем изучении вопросов охраны окружающей среды. Председатель биологического факультета Гарварда Вудленд Хастингс, которого выбрали главой комитета NAS, написал Марино лестное письмо с просьбой проконсультироваться, когда члены совета приступят к работе. Затем Марино позвонил Гастингсу, чтобы рассказать ему о большом объеме данных, которые мы собрали для слушаний по линии электропередач, и убедиться, что NAS будет готов тщательно их рассмотреть. Гастингс сказал ему: "Черт возьми, вы, ребята, будете в комитете".
Вскоре были объявлены шестнадцать участников, а нас нигде не было видно. Позже Гастингс публично назвал нас шарлатанами, но нам он сказал, что военно-морской флот определил, кто должен быть в комиссии, несмотря на его угрозы уволиться, если Энди и я не будем допущены. Мы были хорошо знакомы с тремя людьми, участвовавшими в этом проекте: Шваном, Майклсоном и Миллером. Очевидно, они не собирались искать опасности в "Моряке" после того, как засвидетельствовали, что гораздо более прочная линия электропередачи совершенно безопасна. Они остались в комитете, хотя все трое забыли упомянуть о своих показаниях в Нью-Йорке по формулярам NAS о конфликте интересов. Остальная часть комитета также состояла из людей, которые обычно игнорировали любые доказательства воздействия ЭМП низкого уровня на здоровье.
Комитету NAS потребовалось чрезмерно много времени, чтобы опубликовать свой отчет, но в конце концов мы увидели причину задержки. Во время слушаний в PSC все доказательства подвергались перекрестному допросу. Помимо допроса свидетелей, каждая сторона могла ознакомиться с документами другой стороны, включая фактические рабочие тетради экспериментов. После дачи показаний, пока комиссия при содействии коллегии судей совещалась, могли быть представлены другие доказательства, но они больше не подлежали рассмотрению противоположной стороной. Как ни странно, отчет NAS, который представлял собой защиту действующей на тот момент догмы и пытался дискредитировать большинство тревожных свидетельств, появился сразу после того, как прозвучал молоток, объявляющий о закрытии слушаний PSC. Это было немедленно представлено в качестве доказательства, и мы не могли сказать об этом ни слова.
Шесть лет спустя представитель военно-морского флота объяснил мне, что произошло "на самом деле". Он сказал, что министр ВМС обратился в NAS и договорился об оплате работы. Затем, когда были объявлены члены комиссии, секретарь и другое военно-морское начальство согласились, что шоу было подстроено. Секретарь выразил протест NAS и сказал, что военно-морской флот не будет оплачивать исследование. NAS сказал, что, поскольку разрешения уже подписаны, военно-морскому флоту придется заплатить за это. Более того, ВМС требовался отчет через четыре-шесть месяцев. Конечно, NAS планировала дождаться окончания слушаний в Нью-Йоркском PSC, которые все тянулись и тянулись. Мой информатор сказал мне, что в ответ на давление ВМС NAS фактически заявила: "Уходите. У нас есть деньги, и исследование не в ваших руках. Мы сделаем это по-своему ". К тому времени, когда отчет был опубликован, для военно-морских сил было слишком поздно использовать его, и они сочли его слишком предвзятым, чтобы иметь какую-либо ценность в любом случае. Однако я не очень верю в такое перекладывание вины.
Судейская коллегия PSC потратила почти треть своего консультативного заключения на критику работы Марино и его "аргументированного" поведения за столом свидетелей. Через запрос Закона о свободе информации Энди позже обнаружил, что технические части этого заключения были написаны одним из платных консультантов судей, Ашером Шеппардом, в то время научным сотрудником Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Шеппард в то время готовил монографию "Биологические эффекты электрических и магнитных полей чрезвычайно низкой частоты" по контракту с Американской электроэнергетической компанией. Он пришел к выводу, что не было никаких существенных биологических эффектов от ELF-полей низкой или умеренной интенсивности, подобных тем, которые возникали вокруг линий электропередач и приборов, несмотря на тот факт, что он работал под руководством У. Росса Эйди, чья карьера была посвящена изучению именно таких эффектов.
Тем не менее, мы победили. Комиссия по государственной службе специально противоречила своим судебным советникам, похвалив Марино за ценное остроумие, и приняла большинство наших рекомендаций. Одна линия, которая уже строилась, была построена, в основном потому,что губернатор Нью-Йорка Хью Кэри пригрозил распустить PSC, если комиссия остановит это, но коммунальным службам было приказано купить дополнительную землю для более широкой зоны безопасности вдоль полосы отвода. Они также были вынуждены вложить 5 миллионов долларов в пятилетнюю исследовательскую программу, проводимую Департаментом здравоохранения штата Нью-Йорк, и прекратить поощрять многократное использование земли под линиями электропередач, например, сдавать ее в аренду под игровые площадки. Еще шесть или семь предложенных линий были отложены на неопределенный срок. Самым важным был тот простой факт, что мы успешно подняли этот вопрос, несмотря ни на что, и добились вердикта PSC, учитывающего интересы здоровья, что позволило выиграть время для сбора дополнительных фактов об опасностях.
Антенна ELF военно-морского флота также находилась в режиме ожидания в течение многих лет. "Сифарер" потерял импульс, когда 80-процентная оппозиция на двух референдумах 1976 года на Верхнем полуострове Мичигана вынудила тогдашнего кандидата Джимми Картера некоторое время публично выступать против этого. В очередной раз переименованный и переработанный проект ELF был в значительной степени профинансирован режимом Рейгана с прицелом на расширение. Теперь первый шаг будет состоять из 56-мильной наземной антенны, установленной на пересекающихся рядах инженерных столбов в двух коридорах, вырубленных в государственном лесу реки Эсканаба. В июле 1983 года Комиссия по природным ресурсам Мичигана проголосовала за разрешение строительства. Однако шесть месяцев спустя федеральный окружной судья удовлетворил иск нескольких местных групп, от имени которых я давал показания, постановив, что военно-морской флот должен подготовить новый отчет о воздействии на окружающую среду. Военно-морской флот проиграл две апелляции на это решение, но добился отмены судебного запрета в третьей апелляции, так что на момент написания статьи строительство продолжается.
Роковые места.
Подсознательная активация реакции на стресс является одним из наиболее важных эффектов, которые ЭМП и неионизирующее излучение оказывают на жизнь, но далеко не единственным. Эти незнакомые энергии вызывают изменения почти во всех изученных до сих пор функциях организма. Многие из этих изменений связаны со стрессом, но являются ли они результатом реакции коры надпочечников или дополнительным триггером для нее - это неуместный вопрос о курице или яйце на данном этапе наших знаний. Наиболее тревожные данные получены в результате исследований систем, которые интегрируют другие функции организма — центральной нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной систем и систем контроля роста. Мы сосредоточимся на них в следующем обзоре биологических опасностей.
По большей части, не будет предпринято никаких попыток идентифицировать конкретные эффекты от микроволн, радиоволн и электрических или магнитных полей, поскольку аналогичные изменения наблюдались при всех модальностях. Основные проблемы возникают из-за чрезвычайно низких частот, но более высокие частоты имеют те же эффекты, если их использовать импульсно или модулировать в диапазоне ELF. Это очень часто имеет место, поскольку для передачи информации микроволнам или радиоволнам необходимо придать форму. Это делается путем прерывания луча для формирования импульсов или путем модуляции частоты или амплитуды (размера) волн. Более того, сегодняшняя среда представляет собой сеть пересекающихся сигналов, в которой всегда существует возможность синергетических эффектов или "построения" новых сигналов ELF из паттернов интерференции между двумя более высокими частотами. Следовательно, эксперименты, в ходе которых клетки или организмы подвергаются воздействию одной немодулированной частоты, хотя иногда и полезны, неуместны за пределами лаборатории. Чаще всего их проводят исследователи, единственная цель которых - иметь возможность сказать: "Видите, причин для тревоги нет".
Центральная нервная система.
После нашей работы над временем реакции человека полдюжины других групп также обнаружили выраженное воздействие полей ELF на ЦНС. Большинство экспериментов показали снижение скорости реакции, хотя один исследователь отметил более быстрые, чем обычно, реакции у людей, подвергшихся воздействию очень слабых электрических полей, вибрирующих на частотах бета-волн. Чувствительность некоторых животных оказалась поразительной. Джеймс Р. Хамер из группы Росса Эйди в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе сообщил об изменениях во времени реакции обезьян на воздействие слабых электрических полей напряжением 0,0035 Вольт на сантиметр, что примерно эквивалентно полю от цветного телевизора, установленного на расстоянии 60 футов.
Одним из наиболее показательных тестов был простой, проведенный в лаборатории военно-морского флота в Пенсаколе. Р. С. Гибсон и В. Ф. Морони измерили кратковременную память людей и их способность складывать наборы из пяти двузначных чисел в присутствии магнитного поля напряжением 1 гаусс - напряженности, обнаруживаемой вблизи некоторых высоковольтных линий электропередачи и многих распространенных сильноточных устройств, таких как портативные электрические обогреватели. Результаты тестов снизились как на частоте питания 60 Герц, так и на частоте 45 Герц антенны San- guine-Seafarer, но оставались нормальными на контрольных сеансах.
Несколько исследований по обе стороны Железного занавеса показали, что крысы, как правило, менее активны и менее исследуют окружающую среду после воздействия микроволн, хотя некоторые частоты вызывают отсутствие покоя. Напротив, магнитные или электрические поля ELF почти всегда вызывают гиперактивность и нарушение режима сна у крыс.
Очевидно, что тонкая работа разума может претерпевать множество изменений, которые не обнаруживаются в этих грубых поведенческих тестах. Большая часть наших знаний о воздействии электроразбавления на мозг касается переменных, которые легче поддаются количественной оценке, таких как изменения в биохимии, клетках и паттернах ЭЭГ. Эти исследования нелегко связать с изменениями в мыслительных процессах, но большинство результатов хорошо согласуются с реакцией на стресс.
В 1966 году Юрий Холодов обнаружил влияние на ЭЭГ кроликов нескольких минут воздействия довольно сильных стационарных магнитных полей (от 200 до 1000 гаусс). Как мы обнаружили у саламандр, там было больше дельта-волн, а также всплесков альфа-волн. Он и другой российский биофизик Р. А. Чиженкова также отметили десинхронизацию, или резкое изменение основного ритма ЭЭГ, на несколько секунд, когда включалось или выключалось какое-либо поле. Впоследствии тот же эффект был подтвержден на крысах при воздействии микроволн. Это доказало, что мозг может ощущать поле, независимо от того, знает об этом животное или нет.
Места наибольших изменений — гипоталамус и кора головного мозга — вызывали беспокойство. Гипоталамус, совокупность волокон, связывающих эмоциональные центры, гипофиз, центр удовольствия и вегетативную нервную систему, является единственной наиболее важной частью мозга для поддержания гомеостаза и важнейшим звеном в реакции на стресс. Любое вмешательство в активность коры головного мозга, конечно, нарушило бы логическое и ассоциативное мышление.
В 1973 году Зинаида В. Гордон, пионерка в области микроволновых исследований, работавшая вместе с М. С. Толгской в Институте гигиены труда и профессиональных заболеваний Академии медицинских наук СССР, сообщила о возможной клеточной особенности ЭМИ-стресса. Низкие дозы микроволн, всего от 60 до 320 микроватт в течение часа в день, изменяли нервные клетки гипоталамуса крыс. В течение первого месяца воздействия секретирующие нейромедиаторы участки клеток, соединяющие мозг с гипофизом, были увеличены. Через пять месяцев они начали атрофироваться. Однако, когда в этот момент микроволновое облучение было прекращено, клетки восстановились. Открытие Дж.Дж. Новала о том, что ELF-электрические поля изменяют уровень ацетилхолина в стволе мозга, уже упоминалось. В ходе аналогичных экспериментов другие исследователи отметили повышение с последующим падением до уровня ниже нормы уровня норэпинефрина в мозге крыс, основного нейромедиатора гипоталамуса и вегетативной нервной системы. В советской практике микроволновое излучение мощностью 500 микроватт и более при семичасовом рабочем воздействии в день постепенно снижало уровень норэпинефрина и дофамина (другого нейромедиатора) до уровней в мозге, которые указывали на истощение коры надпочечников и вегетативной системы.
Через два года после доклада Гордон-Толгской Аллен Фрей, который более двух десятилетий изучал биоэффекты микроволн в консалтинговой фирме Randomline, Inc. из Хантингдон-Вэлли, Пенсильвания, обнаружил влияние на гематоэнцефалический барьер, клеточные ворота, через которые специализированные капилляры строго ограничивают доступ молекул в среду, окружающую чувствительные нервные клетки. Даже при плотности мощности всего 30 микроватт микроволны, пульсирующие на чрезвычайно низких частотах, ослабляют этот контроль, фактически открывая утечки в барьере. Поскольку некоторые изменения барьера происходят в ответ на стресс и смену настроения, это может быть либо причиной
или результат реакции на стресс, или несвязанное воздействие импульсных микроволн. В любом случае, поскольку гематоэнцефалический барьер является последней и наиболее важной защитой центральной нервной системы от токсинов, мы должны рассматривать эту повышенную проницаемость как серьезную опасность, пока не будет доказано обратное.
Исследователи отметили несколько других потенциально опасных прямых воздействий электромагнитного смога на нейроны. В 1980 году группа под руководством Р. А. Джаффе из Pacific Northwest Laboratories в Ричленде, штат Вашингтон, обнаружила общее повышение нервной возбудимости, особенно в синапсах, у крыс, подвергавшихся воздействию электрических полей частотой 60 Герц и напряжением всего 10 вольт на сантиметр в течение одного месяца. В том же году А. П. Сандерс и его коллеги из Медицинского центра Университета Дьюка в Дареме, Северная Каролина, сообщили следующее о биохимических тестах мозга крыс, подвергнутых воздействию микроволн на двух уровнях, половине, а также немного большем, чем американский стандарт безопасности в 10 000 микроватт: "Результаты показывают, что воздействие микроволн подавляет функцию цепи переноса электронов в митохондриях мозга и повторное
приводит к снижению уровня энергии в мозге".
В серии экспериментов, длившихся более десяти лет, группа ученых во главе с Россом Ади, сначала в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, а затем в больнице Лома Линда, Вирджиния, изучила реакцию нейронов на поля ELF и импульсы. Исходя из работы Харриера о времени реакции, они впервые установили, что еще более слабое электрическое поле, примерно равное воздействию электрической лампочки на расстоянии 10 футов, изменяло скорость возбуждения клеток мозга у обезьян и людей // поле пульсировало на частотах мозговых волн. Затем, работая с радиоволнами, излучаемыми на мозг цыплят, сохраненный живым в чашках для культивирования, они обнаружили специфическую частоту пульса, которая уменьшала или увеличивала связывание ионов кальция с нервными клетками. Поток ионов кальция в нейроны и из них контролировал скорость передачи импульсов в сложной системе обратной связи. Два "окна" импульсных радиоволн (147 мегагерц с частотой 6-10 Герц и 450 мегагерц с частотой 16 Герц) увеличивали приток кальция из клеток, препятствуя передаче импульсов.
К сожалению, из-за концептуальной простоты, но к счастью для подопытных животных и всех нас, частотные импульсы, которые действуют на изолированный мозг, не действуют на целых животных. Однако Эйди публично выразил свою убежденность в том, что импульсы для изменения поступления кальция в неповрежденную нервную систему действительно существуют, и он ожидает, что отток кальция помешает концентрации на сложных задачах, нарушит режим сна и изменит функцию мозга другими способами, которые пока невозможно предсказать. Это исследование, очевидно, указывает на оружие "луча замешательства", поэтому эффективные окна, возможно, уже были найдены, но о них не сообщалось в открытой литературе. Как бы то ни было, работа Ади остается важным ключом к пониманию взаимодействия между ЭМИ и ЦНС человека на наиболее чувствительных частотах мозга. Вместе с другими только что упомянутыми открытиями это показывает, что электрозаполнение может вызвать глубокие и опасные изменения, даже если мы еще не знаем точно, как и когда.
Насколько опасными могут быть эти изменения, показало исследование, которое Мария Райхманис, Энди Марино и я провели в 1979 году в сотрудничестве с Ф. Стивеном Перри, врачом из города Вулвергемптон на западе Англии. Перри заметил, что люди, живущие вблизи воздушных высоковольтных линий, казались более склонными к депрессии, чем другие из его практики. Поскольку электрические поля ELF изменяли уровень норэпинефрина в мозге крыс и поскольку истощение этого нейромедиатора в определенных областях мозга было клиническим признаком депрессии, связь казалась правдоподобной. Из более ранних работ мы знали, что, хотя напряженность электромагнитного поля быстро падала в непосредственной близости от линии электропередачи, скорость снижения уменьшалась с увеличением расстояния, так что поле часто было значительно выше фонового уровня на расстоянии более мили. Полагая, что самоубийство было единственным недвусмысленным и измеримым признаком крайней депрессии, мы нанесли адреса 598 самоубийц на карты, показывающие расположение линий электропередач в районе Перри. Затем мы статистически сравнили это распределение с набором адресов, выбранных случайным образом.
Адреса самоубийц были, в среднем, ближе к проводам высокого напряжения. Мы обнаружили ту же связь с подземными линиями электропередачи, но мы не могли быть уверены, было ли больше статистически ожидаемого числа самоубийств в районах, где поля были самыми сильными. Поскольку общая напряженность поля представляла собой комбинацию элементов из многих источников, мы приступили к измерению фактических уровней. Это подтвердило связь. Магнитные поля по адресам, где совершались самоубийства, были в среднем на 22 процента выше, чем в контрольной группе, а в районах с самыми сильными полями было на 40 процентов больше мест со смертельным исходом, чем в случайно выбранных домах.
Эндокринная, метаболическая и сердечно-сосудистая системы.
Живые существа интерпретируют электромагнитную энергию для получения информации о времени и месте, поэтому у них должны быть средства для отфильтровывания бесполезных сигналов, хотя, возможно, и не тех, которые никогда ранее не встречались. Многие исследования показали, что биоэффекты искусственной энергии стабилизируются через несколько недель, предполагая, что животные адаптируются таким образом, чтобы нормально жить в изменившейся среде. Следовательно, существует большое количество работ, которые часто цитируются для "доказательства" того, что электрозапыление не опасно. Как уже отмечалось, эта упрощенная точка зрения не учитывает аддитивные эффекты стресса. Более того, когда стресс слишком силен или слишком постоянен, компенсация не удается, и последствия становятся очевидными, а иногда и необратимыми. Таким образом, оценивая исследования опасностей, мы всегда должны спрашивать, продолжался ли эксперимент достаточно долго, чтобы быть информативным. В противном случае краткосрочное исследование, показывающее вред, скорее всего, будет более достоверным, чем обнадеживающее исследование средней продолжительности.
Основным воздействием электромагнитной энергии на эндокринную систему, по-видимому, являются уже описанные реакции на стресс. Крупное подтверждающее исследование на людях было проведено в Советском Союзе, где подробные медицинские тесты семидесяти двух техников, ежедневно подвергавшихся воздействию 1000 микроватт или менее, выявили зловещие изменения в количестве лейкоцитов и эритроцитов в крови и повсеместное снижение иммунного ответа. Рабочих и контрольную группу изучали в течение трех лет. На Западе никогда не проводилось ни одного исследования на людях, приближающегося к этому по продолжительности или полноте.
Единственное другое постоянно отмечаемое железистое изменение - это щитовидная железа. Работа нескольких советских групп и одной американской команды в 1970-х годах ясно показала, что радио- и микроволновые частоты при плотности мощности значительно ниже американского норматива безопасности в 10 000 микроватт стимулируют щитовидную железу и, таким образом, увеличивают скорость основного метаболизма.
ELF-поля частотой 50 герц, с другой стороны, подавляли активность щитовидной железы в нескольких экспериментах на крысах. Пока неизвестно, оказывает ли это прямое воздействие на щитовидную железу или, подобно реакции на стресс, оно хотя бы частично вызвано изменениями в работе мозга.
Еще одно звено в реакции биозащиты на интерференцию и стресс появилось в результате работы 1980 года в Северо-западной лаборатории Battelle Pacific в Ричленде, штат Вашингтон. Работая с крысами, исследователи обнаружили, что слабое электрическое поле частотой 60 Герц (всего 3-9 вольт на сантиметр) отменяло нормальный ежевечерний подъем выработки гормона шишковидной железы мелатонина, основного гормонального медиатора биоциклов.
Сердечно-сосудистая система реагирует на электромагнитную энергию по крайней мере двумя способами. Состав крови отражает реакцию на стресс и сопутствующую активацию иммунной системы, в то время как многие частоты оказывают прямое влияние на электрическую систему сердца.
Советские ученые наблюдали различные изменения в крови у животных, подвергшихся воздействию микроволн, радиоволн и ELF-полей. К ним относятся снижение количества красных кровяных телец и концентрации гемоглобина — и, следовательно, насыщения кислородом, — а также изменения относительного количества различных типов белых кровяных телец и относительного количества белков крови, а также возможное снижение способности крови к свертыванию.
Большинство неприятных исследований по электроразливу были проведены Советами, и западные ученые не придали им большого значения. Для такого отношения есть много причин. Существует простое предубеждение против всего русского и ощущение, что их наука, технологически менее яркая, чем наша, обязательно более грубая. Западные исследователи загнали себя в тупик догмой о том, что биоэффектов от низких уровней электромагнитной энергии просто не может быть — так зачем утруждать себя поисками? Кроме того, российские стандарты публикации отличаются; процедурные детали часто опускаются, что затрудняет репликацию. Кроме того, часто возникают тревожные противоречия в самих данных. Результаты часто противоречивы от животного к животному. Если количество эритроцитов повышается у одного животного, то оно снижается у другого, так что эксперимент не показывает статистических изменений, даже несмотря на то, что состав крови каждого животного меняется. В такой ситуации ультрамеханические американцы склонны верить статистике, в то время как советские биологи концентрируются на животных. Российские ученые систематически изучают электромагнитные биоэффекты с 1933 года, и мы вряд ли можем позволить себе отвергнуть всю их работу просто потому, что она исходит из страны, которой мы боимся.
Поэтому мы с моими коллегами исходили из одного из самых подробных советских отчетов и разработали эксперимент по измерению воздействия на кровь мышей при включении и выключении наших тестовых полей. Мы пришли к выводу, что эти эффекты были не реакцией на сами поля, а скорее временной компенсацией, которую животные осуществляли в ответ на любое изменение их электромагнитного окружения. Сами по себе ни одно из колебаний в крови не было особенно опасным. Однако, поскольку все мы живем в условиях ЭМП, которые постоянно меняются, когда мы включаем и выключаем бытовые приборы или переезжаем с места на место, постоянная нестабильность крови может быть значительной.
Отношение американцев начало меняться в 1978-79 годах, когда Ричард Лавли из Вашингтонского университета воспользовался вызванным разрядкой изменением результатов микроволновых исследований, чтобы посетить Советский Союз на месяц и внимательно изучить восточные методы. Затем его исследовательская группа кропотливо воссоздала крупный советский эксперимент, в ходе которого крыс облучали по семь часов в день в течение трех месяцев мощностью 500 микроватт. Российская работа была подтверждена во всех деталях, включая нарушение натриево-калиевого баланса в крови, другие патологические изменения химического состава крови, повреждение надпочечников в результате гормональных изменений, вызванных стрессом, снижение чувства осязания, снижение исследовательской активности и замедление усвоения условных реакций. Дональд И. Макри, директор программы исследований здоровья в области электромагнитного излучения EPA, назвал результаты "очень интересными" и призвал положить конец презрительному отношению американского истеблишмента к советской работе.
Электромагнитная энергия оказывает и другие неблагоприятные воздействия на состав крови и функцию тканей. Юрий Дмитриевич Думанский, один из многих советских биофизиков, проводивших детальную работу по изучению опасностей микроволнового воздействия, обнаружил изменения в углеводном обмене, включая повышение уровня сахара в крови человека в результате воздействия 100 и 1000 микроватт. Высокочастотные поля (50 Герц) также были связаны с изменением метаболизма сахара и белка у крыс, а также со снижением мышечной силы у кроликов. Как и многие другие российские результаты, они были подвергнуты сомнению из-за того, что американцы не смогли их подтвердить. В этом случае исследовательская группа, возглавляемая Н. С. Мэтьюсоном из Научно-исследовательского института радиобиологии Вооруженных сил в Бетесде, штат Мэриленд, не сообщила о подобных метаболических изменениях в ответ на частоту 45 Герц у сангвиников-моряков.
Однако группа Мэтьюсона допустила фундаментальную ошибку. Они не учли фоновое поле частотой 60 Герц возле тестовых клеток в своей лаборатории, хотя они измерили его при настройке рабочей станции. Когда мы повторно проанализировали их данные в свете этого упущения, эксперимент показал точно такие же изменения в уровнях глюкозы, глобулинов, липидов и триглицеридов в крови, какие обнаружили русские.
Самые пугающие данные о составе крови на данный момент получены в результате предварительного исследования проекта Sanguine. Дитрих Бейшер обнаружил, что один день воздействия магнитного поля, подобного тому, которое создается антенной ELF, вызывает 50-процентное повышение уровня триглицеридов у девяти из десяти испытуемых. Вывод комитета NAS о том, что этот ранний результат не подтвердился, был основан на последующей работе военно-морского флота, в основном на ошибочном исследовании Мэтьюсона. Адекватное последующее наблюдение незаинтересованной группой никогда не финансировалось, даже несмотря на то, что выводы Бейшера полностью согласуются с российскими исследованиями и переосмысленными данными Мэтьюсона о животных.
Этим не исчерпывается список эффектов микроволнового метаболизма, о которых сообщалось за железным занавесом. Думански обнаружил широко распространенные изменения в функции печени крыс, подвергшихся воздействию низких уровней микроволн, которые были рассчитаны таким образом, чтобы приблизиться к схеме воздействия микроволновых печей во время приема пищи. Другие обнаружили истощение запасов витаминов В2 и В6 в крови, мозге, печени, почках и сердце, а также серьезные изменения в метаболизме микроэлементов в ответ на низкие уровни микроволн. Было нарушено распределение меди, марганца, молибдена, никеля и железа по всему организму крыс. Аналогичные изменения в следах металлов были зарегистрированы после воздействия электрических полей ELF в течение четырех месяцев, даже при умеренной напряженности поля всего полчаса в день. Поскольку витамин В6 необходим для утилизации углеводов, жиров и белков, а также поскольку микроэлементы действуют как катализаторы в самых разнообразных биохимических реакциях, эти наблюдения могут объяснить некоторые другие метаболические изменения.
Имеются указания на то, что некоторые виды электрозаполнения напрямую снижают эффективность работы сердца. Несколько исследовательских групп в Польше, Советском Союзе, Италии и Соединенных Штатах изучали пульс, электрокардиограмму, кровяное давление и резервную мощность (способность сердца справляться с нагрузкой) у животных. Микроволны и электрические поля частотой 50 Герц вызывали сходные изменения, которые сохранялись на протяжении длительного воздействия. Они включали брадикардию (уреженный пульс), значительное снижение (от 40 до 50 процентов) силы электрических импульсов, управляющих сокращением сердечной мышцы, снижение резервных возможностей и кратковременный подъем, за которым следует длительное падение артериального давления. В целом, эти снижения происходили как в "бытовых" (0,5 вольта на сантиметр), так и в "промышленных" (50 вольт на сантиметр и более) электрических полях и при плотности микроволновой мощности 150 микроватт, что значительно превышает величину, получаемую многими людьми от лучей радаров и микроволновых печей.
У людей подтверждающие данные об этих эффектах получены из нескольких российских исследований работников распределительных пунктов высоковольтных электростанций. В первой такой обследованной группе у сорока одного из сорока пяти были те или иные признаки нервных или сердечно-сосудистых заболеваний, включая брадикардию, нестабильность пульса и кровяного давления, а также тремор. Те же проблемы со здоровьем были обнаружены в четырех дополнительных исследованиях с участием еще почти семисот рабочих. Единственное сопоставимое американское исследование широко цитируется из-за того, что в нем не удалось обнаружить постоянного ущерба здоровью всего лишь у одиннадцати работников по обслуживанию линий электропередач.
Системы роста и иммунный ответ.
Учитывая представленные на данный момент результаты и динамику связи жизни с полем земли, теперь мы можем сделать несколько прогнозов относительно последствий загрязнения ELF. Наиболее важными аспектами естественного электромагнитного поля для биологических систем отсчета времени являются лунный циркадный ритм и микропульсации от 0,1 до 35 Герц. Кажется логичным, что клетки будут легче воспринимать частоты, близкие к норме, чем те, которые еще дальше удалены от нормы. Следовательно, мы можем постулировать, что диапазон ELF от 35 до 100 Герц будет наиболее разрушительным, в то время как более высокие частоты могут оставаться более или менее незамеченными до тех пор, пока энергия, вводимая в клетки, не станет интенсивной или достаточно продолжительной, чтобы быть значительной. Накапливающиеся свидетельства подтверждают эту идею.
Основываясь на этом представлении, мы можем предсказать два основных эффекта ELF, которые будут включать в себя множество других. Мы можем ожидать, что аномальные сигналы нарушат биоциклы. Такое нарушение вызвало бы генерализованную реакцию на стресс, даже если бы вызванные ЭМИ изменения в нейромедиаторах мозга были лишь следствием, а не причиной реакции на стресс. Кроме того, неправильные временные сигналы, скорее всего, сократят время митотического цикла каждой клетки, вмешиваясь в процессы роста по всему организму.
Хотя любое количество факторов может вызвать реакцию коры надпочечников на стресс, сама реакция всегда одна и та же. Она включает в себя выделение надпочечниками специфических гормонов, главным образом кортикостероидов, которые, в свою очередь, мобилизуют организм против вторгшихся микробов или чужеродных белков. Таким образом, реакция на стресс всегда активизирует иммунную систему.
кратковременное воздействие стресса не обязательно вредно и даже может быть полезным для здоровья. Фактически, советская работа по микроволновому стрессу выявила короткий период повышения компетентности иммунной системы при очень низких интенсивностях (менее 10 микроватт). Однако, когда организму приходится сталкиваться с постоянным или повторяющимся стрессом, система реагирования переходит в хроническую фазу, во время которой сопротивляемость снижается ниже нормы и в конечном итоге истощается. Несколько хорошо известных заболеваний, таких как язвенная болезнь и гипертония, являются непосредственным результатом этой стадии, но наиболее важным результатом является снижение способности организма бороться с инфекцией и раком.
Проблема в том, что иммунная система настроена на борьбу с осязаемыми захватчиками — бактериями, вирусами, токсинами и неправильно ведущими себя клетками самого организма - или с такими сознательно обнаруживаемыми стрессами, как жара, холод или травмы. Она включает в себя систему циркулирующих антител, с помощью которых специализированные клетки распознают нарушителя. Клетки, контролирующие эту фазу, которая называется гуморальным иммунитетом, затем выбирают подходящих защитников из множества других типов, каждый из которых запрограммирован на определенную функцию, такую как переваривание бактерий, удаление клеточного мусора или нейтрализация ядов. Однако электромагнитная энергия не воспринимается сознательно. Она обманывает иммунную систему, заставляя ее бороться с тенью. Таким образом, мы можем предсказать, что, подобно пожарной команде, реагирующей на ложную тревогу, организм будет менее способен бороться с настоящим пожаром.
Эксперименты подтверждают это предположение. Нарушение иммунного ответа было обнаружено на многих частотах. Несколько групп советских исследователей обнаружили снижение эффективности лейкоцитов крови у крыс и морских свинок после того, как животные подверглись воздействию радиоволн и микроволн. Большинство из этих экспериментаторов проверяли нарушение иммунной системы только при плотности мощности около 500 микроватт, что составляет одну двадцатую от номинального американского стандарта безопасности. Многочисленные опасности более высоких уровней уже считаются доказанными в Советском Союзе.
Однако, как и предсказывалось, наиболее значительное влияние на иммунный ответ, о котором сообщалось, оказали поля ELF. В ходе своего систематического изучения магнитных полей напряжением 200 гаусс и 50 Герц Юрий Николаевич Удинцев обнаружил, что концентрация бактерий, необходимая для уничтожения мышей в такой среде, составляет лишь одну пятую от необходимой без поля.
Рассматривая устойчивость к болезням, мы также должны учитывать влияние электромагнитной энергии на саму болезнь - фактор, который до сих пор практически игнорировался. Практически единственным свидетельством на сегодняшний день является тревожащая работа Ю. Н. Ачкасовой и ее коллег из Критического медицинского института в Симферополе. В 1978 году они сообщили о результатах воздействия электрических и магнитных полей на тринадцать стандартных штаммов бактерий, включая сибирскую язву, туберкулез, пневмонию и стафилококк. Приняв во внимание магнитные бури, ионосферный поток, прохождение границ межпланетного магнитного поля и другие переменные, они обнаружили четкие доказательства того, что электрическое поле, лишь немного превышающее фоновое земное, стимулировало рост всех бактерий и повышало их устойчивость к антибиотикам. Магнитные поля подавляли рост микробов, но во многих случаях все же повышали их устойчивость к антибиотикам. Ачкасова сосредоточилась на частотах от 0,1 до 1 Герца, поэтому исследование было далеко от завершения, но, возможно, самым важным выводом было то, что каждое опробованное поле давало эффект даже после одного четырехчасового эксперимента. Во многих случаях более длительное воздействие приводило к необратимым изменениям в метаболизме бактерий.
Имеющиеся на сегодняшний день, по общему признанию, отрывочные данные свидетельствуют о том, что наше электроразрушение представляет нам, и, возможно, всем животным, двойную
проблема: более слабые иммунные системы и более сильные заболевания. Таким образом, мы не должны удивляться натиску "новых" заболеваний, начавшемуся примерно в 1950 году и ускоряющемуся в будущем. Недавно было описано, что в нескольких случаях новые заболевания вызываются патогенами, которые ранее не были способны вызывать заболевание, и это тоже не должно нас удивлять.
Среди новичков:
• Синдром Рейе. Впервые описанное в 1963 году, это состояние начинается с сильной рвоты, когда ребенок выздоравливает после гриппа или ветряной оспы. Затем оно прогрессирует до летаргии, изменений личности, конвульсий, комы и смерти. Уровень смертности, изначально очень высокий, сейчас снизился примерно до 10 процентов, но заболеваемость значительно возросла.
• Болезнь Лайма. Вирусное заболевание, переносимое некоторыми насекомыми, вызывает у людей тяжелый артрит. Это одно из нескольких подобных заболеваний, которые появились совсем недавно.
• Болезнь легионера. Это пневмония, вызванная обычной почвенной бактерией, которая нашла второй дом в системах кондиционирования воздуха. Этот организм не вызывал у нас никаких известных проблем до первоначальной вспышки в Филадельфии в 1976 году.
• СПИД. Синдром аутоиммунного дефицита - это состояние, при котором иммунная система организма полностью выходит из строя и его владелец часто умирает. Пациент не в состоянии противостоять обычным, в остальном безвредным бактериям и вирусам и больше не может подавлять семена рака, которые живут в каждом из нас. В настоящее время в качестве провоцирующей причины подозревается какой-то вирус.
• Генитальный герпес. Это заболевание не ново, но его распространенность и тяжесть значительно возросли за одно десятилетие. Как правило, виновата сексуальная вседозволенность, но снижение иммунокомпетентности может быть более важным.
Безусловно, существуют дополнительные факторы, которые могут способствовать распространению этих и других новых заболеваний. Химическое загрязнение и преобладание нездоровой пищи - две из наиболее очевидных причин. Однако число этих заболеваний, а также рака, врожденных дефектов и других проблем роста, описанных ниже, растет во всем промышленно развитом мире. Как и некоторые из основных психологических заболеваний, таких как депрессия и компульсивное употребление всех видов наркотиков, от кофеина, никотина и алкоголя до отпускаемых по рецепту транквилизаторов и незаконных эйфориантов. Хотя уровень смертности от сердечных приступов за последние пять лет снизился (по неизвестной причине), он все еще намного выше, чем до Второй мировой войны. Эти заболевания встречаются с более или менее одинаковыми показателями в странах, где химическая токсичность, пищевые привычки и стиль жизни сильно различаются. Однако массовое использование электромагнитной энергии является общим знаменателем, объединяющим все развитые страны. В частности, весь североамериканский континент, Западная Европа и Япония генерируют такие сильные поля частотой 50 и 60 Герц, что их можно обнаружить спутниками в космосе. Население этих районов постоянно подвергается бомбардировке этими эльфийскими полями.
Нарушение временных сигналов биоцикла неизбежно должно затруднять регулирование организмом скорости митоза своих клеток. Основным исключением из заверений об отсутствии эффекта в отчете NAS Sanguine-Seafarer были неопровержимые доказательства того, что поля частотой 75 Герц удлиняют митотический цикл и препятствуют клеточному дыханию слизевика, используемого в стандартных тестах клеточного роста. Одинаковые эффекты наблюдались независимо от напряженности поля. Следовательно, мы должны ожидать, что загрязнение ELF будет способствовать развитию болезней, при которых процессы роста идут наперекосяк.
Действительно, наблюдается тревожный рост числа таких проблем. Рак вряд ли можно назвать новым заболеванием, но его распространенность является новой. В середине 1960-х годов примерно четверть населения США могла рассчитывать на развитие этого заболевания. К середине 1970-х эта цифра возросла до одной трети, а сейчас она еще выше. За последнюю четверть века частота врожденных дефектов удвоилась. Столь же стремительный рост наблюдается среди бесплодия и других репродуктивных проблем.
Также может увеличиваться число более редких дефектов клеточного деления, особенно среди работников, подвергающихся по роду деятельности воздействию высоких уровней электромагнитной энергии. Патологоанатом Хайлар Фридман из Армейского медицинского центра в Эль-Пасо сообщил в 1981 году, что у техников-радаров вероятность заболеть полицитемией в три-двенадцать раз выше, чем у остального населения, редкое заболевание крови, характеризующееся выработкой слишком большого количества красных кровяных телец. Однако такие взаимосвязи трудно подтвердить статистически при заболеваниях, поражающих небольшое количество людей. Нам нужны прямые экспериментальные доказательства и крупномасштабные исследования широко распространенных заболеваний. Теперь доступны и то, и другое.
Еще в 1971 году два советских исследователя, С. Г. Мамонтов и Л. Н. Иванова, сообщили, что электрические поля промышленной мощности частотой 50 Герц в три раза увеличили скорость митоза клеток печени и роговицы у мышей. Вскоре после этого Бассетт и Пилла опубликовали эмпирические доказательства того, что импульсные ЭМП ускоряют заживление переломов костей. Однако по большей части конкретные доказательства того, что изменяющиеся во времени поля могут влиять на деление клеток, появлялись медленно.
За последние несколько лет эта ситуация изменилась. Несколько экспериментаторов, в частности Стивен Смит, теперь доказали, что электробиологическое устройство для заживления костей, использующее 15 импульсов в секунду, ускоряет скорость деления клеток, которые и без того быстро размножаются. Среди нормальных клеток к ним относятся клетки кожи, кишечника и печени. В 1983 году А. Р. Либофф, биофизик из Оклендского университета в Рочестере, штат Мичиган, сообщил о влиянии более широкого набора параметров. Магнитные поля напряжением от 0,2 до 4 гаусс, вибрирующие со скоростью от 10 до 4000 Герц, все это усиливало репликацию ДНК во время S-фазы (синтеза) митоза.
Как и было предсказано, наибольшее взаимодействие наблюдается в диапазоне от 35 до 100 герц. Хосе М. Р. Дельгадо — ярый сторонник "психоцивилизованного" общества посредством контроля сознания, который пропагандировал прямую электрическую стимуляцию мозга с помощью таких демонстраций, как остановка атакующего быка на месте с помощью радиоимпульса, передаваемого на имплантированный электрод, — недавно сообщил о результатах генетического исследования магнитных полей на трех частотах. Дельгадо поместил куриные эмбрионы в крошечные магнитные поля с частотой 10, 100 и 1000 Герц. Он использовал поля силой всего 0,001 гаусса, или примерно равной силе микропульсаций поля Земли. Цыплята, подвергшиеся воздействию полей частотой 10 Герц, были нормальными, но у цыплят, подвергшихся воздействию полей частотой 100 Герц, развились серьезные дефекты центральной нервной системы. При самой высокой частоте также наблюдались отклонения, но они были гораздо менее серьезными. Более высокая интенсивность обычна в домах, офисах и вблизи линий электропередачи. Военно-морской флот обнаружил более сильные поля возле своей антенны 76-H3 ELF и перенаправил излучение на этой частоте с линии электропередачи, расположенной в миле от него.
Важно иметь в виду, что при стимуляции синтеза ДНК электромагнитное поле не делает различий между желательным и нежелательным ростом. Это воздействует на все клетки одинаково, но клеточные системы, которые уже быстро делятся, ускоряются сильнее всего. Как мы видели в предыдущих главах, эти чувствительные процессы включают заживление, эмбриональный рост и рак*. Фактически, исследователь, работающий над проектом "Линия электропередачи" Министерства здравоохранения штата Нью-Йорк, Уэнделл Уинтерс из Центра медицинских наук Техасского университета в Сан-Антонио, недавно сообщил о некоторых первых лабораторных доказательствах того, что частоты электропитания могут ускорять рост злокачественных новообразований. Уинтерс подвергал раковые клетки человека воздействию электромагнитных полей частотой 60 Герц всего на двадцать четыре часа и обнаружил шестикратное увеличение скорости их роста через семь-десять дней.
Более того, нарушение нормального времени клеточного цикла усиливается, если в атомах молекул ДНК индуцируется ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Упрощенно говоря, ядерный магнитный резонанс присутствует, когда магнитные поля вокруг атомных ядер заставляются вибрировать в унисон. Для этого явления требуются два внешних магнитных поля, одно постоянное и одно пульсирующее. Для каждого химического элемента колеблющееся поле с определенной частотой вызовет резонанс внутри стационарного поля определенной напряженности.
В 1983 году исследовательская группа под руководством А. Х. Джафари-Асла показала, что магнитный фон земли может служить постоянным полем, в то время как гармоники частот линий электропередачи могут создавать изменяющееся во времени поле, которое вызывает ядерный магнитный резонанс по крайней мере в двух распространенных атомах живой ткани — калия и хлора. Другие элементы также могут быть восприимчивы к этому эффекту. Клетки бактерий и дрожжей, подвергнутые воздействию этих условий ЯМР, удвоили скорость синтеза и пролиферации ДНК, но дочерние клетки были вдвое меньше. Либофф, анализируя противоречивые исследования, обнаружил, что противоречия исчезли, когда он рассчитал условия резонанса для поля земли, где проводился каждый тест. Предыдущая работа теперь должна быть переосмыслена как один обширный эксперимент по добавлению новых частот к изменяющемуся фону.
Почти все экспериментаторы на сегодняшний день проверяли реакцию органов на единственную конкретную частоту и интенсивность. Такой подход был необходим вначале, чтобы обеспечить базовый уровень знаний, но он далек от повседневной жизни, в которой мы все подвергаемся воздействию множества частотодновременно. Синергизм между электромагнитной энергией и радиоактивностью уже был подтвержден тем фактом, что заболеваемость раком среди работников атомных электростанций выше, чем предполагалось исключительно из-за более высоких уровней ионизирующего излучения в окружающей среде. Атомные электростанции изобилуют многочастотными радиоволнами и другим электромагнитным излучением. В дополнение к индукции ЯМР в строительных блоках живых клеток, множественные частоты также могут синергетически взаимодействовать, создавая биологические опасности, превышающие сумму их индивидуальных опасностей.
Эксперименты на животных по изучению риска развития рака и врожденных дефектов в результате воздействия электромагнитной энергии были редкостью даже в СССР. Небольшая работа, которая была проделана, касалась в основном микроволновых печей. Единственное хорошо известное американское лабораторное исследование опасности врожденных дефектов проводилось с использованием импульсных радиоволн и выявило многочисленные мутации у потомства плодовой мушки. В 1976 году русская группа давала крысам дозу в 50 и 500 микроватт в течение одного-десяти дней. Когда они затем изучили соматические (негенитальные) клетки животных, они обнаружили хромосомные дефекты в поразительном количестве. При более высокой плотности мощности их было в пять раз больше, чем в контроле, и даже при более низкой интенсивности их количество продолжало увеличиваться (до 150 процентов от нормального значения) в течение двух недель после отключения лучей.
Исследование 1979 года, проведенное под руководством Пшемыслава Черски из Национального исследовательского института матери и ребенка в Варшаве, задокументировало увеличение количества поврежденных хромосом в сперме мышей, подвергавшихся один час в день в течение двух недель воздействию микроволнового излучения мощностью от 100 микроватт до американского стандарта безопасности в 10 000 микроватт. Еще более обескураживающий набор данных был получен в результате проведенного в середине 1970-х годов в России эксперимента, в ходе которого самок мышей подвергали воздействию небольшой мощности - от 10 до 50 микроватт. Во всем этом диапазоне наблюдалось уменьшение количества и размера пометов и увеличение проблем с развитием у новорожденных животных. Уровень мертворождений подскочил с 1,1 процента при самой низкой интенсивности до 7 процентов при самой высокой.
Увы, люди являются основными подопытными животными в этом направлении исследований. Те, кто утверждает, что микроволны не представляют опасности, часто цитируют опрос двадцати тысяч ветеранов Корейской войны, проведенный в 1980 году К. Д. Робинеттом и другими для NAS - Агентства по медицинскому наблюдению Национального исследовательского совета. Сравнивая медицинские записи специалистов по радиолокации и других лиц, подвергавшихся сильному воздействию микроволн, с записями контрольной группы, эта группа не обнаружила увеличения смертности. Однако на этот вывод нельзя полагаться. Большинство управляющих были операторами радаров, которые подвергаются некоторому излучению от лучей радара, а также от своих пультов. Таким образом, предположение о том, что они поглощали незначительное количество ЭМИ, просто не выдерживает критики. За последние несколько лет появились более надежные эпидемиологические исследования, показывающие повышенный уровень заболеваемости раком и врожденными дефектами среди людей, подвергающихся воздействию электромагнитной энергии выше среднего уровня.
Поскольку микроволновые передачи для телевидения и телефонных ретрансляторов должны находиться в прямой видимости от приемников, вблизи каждого города есть только несколько подходящих высокогорных мест для размещения передатчиков. По необходимости в этой области наблюдается превышающая норму концентрация ELF-полей и микроволновых выбросов, что, возможно, приводит к разрушительному синергизму, описанному выше. Более того, поскольку телевидение ориентировано на аудиторию, а телефон передает сигналы на следующую станцию, создаются коридоры, в пределах которых люди получают больше микроволн, чем им положено.
Сентинел-Хайтс, расположенный в семи милях от центра Сиракуз, является одним из таких холмов-передатчиков. Там проживает немногим более тысячи человек. С 1974 по 1977 год я узнал о семи случаях отмены в этом районе. Они были разделены на две группы, в двух микроволновых коридорах, разделенных теневой зоной. Это на 55 процентов больше, чем 4,5 случая, статистически ожидаемых для данной популяции, и, возможно, было больше случаев, о которых я не знал. Очевидно, что в такой маленькой и ненаучной выборке результаты могли быть получены случайно, но зловещие последствия потребовали проведения более обширных исследований.
Первое произошло в 1979 году, когда Нэнси Вертхаймер и Эд Липер из Медицинского центра Университета Колорадо в Денвере опубликовали исследование детского рака и линий электропередач. Исследователи изучали случаи смерти от детского рака в период с 1950 по 1973 год. Адрес каждой из жертв был сопоставлен с адресом следующего ребенка, родившегося в этом районе, чтобы обеспечить согласованную серию контрольных данных. Если семья переехала до смерти, в экспериментальной группе использовались адреса рождения и смерти. Изучалась электропроводка каждого дома и его удаленность от ближайших трансформаторов. Оказалось возможным разделить дома на две группы: те, в которых сильноточная проводка создает сильные магнитные поля, и те, в которых слаботочная проводка создает гораздо более слабые магнитные поля. После учета некоторых других переменных, таких как экономический класс, структура семейного риска, дорожное движение и различия в урбанизации, уровень детской смертности от лейкемии, рака лимфатических узлов и опухолей нервной системы в домах с высоким током был более чем в два раза выше, чем в домах с низким током.
Три года спустя С. Милхэм, директор департамента гигиены труда и техники безопасности штата Вашингтон, обнаружил, что у взрослых, работавших в сильных электромагнитных полях, также частота лейкозов значительно превышала норму. Ссылка появилась в статистике операторов электростанций, работников по обслуживанию высоковольтных линий, алюминиевых заводов и ряда других категорий рабочих.
Помимо самого расследования, в статье Милхэма примечательна еще одна вещь: реакция научного истеблишмента. В том же периодическом издании, the New England Journal of Medicine, быстро появилась другая статья, в которой цитировалось множество других исследований, доказывающих неправоту Милхэма. Однако все они предполагали контролируемое воздействие только микроволн, в то время как работа, изученная Милхэмом, проводилась в реальном мире, где сочетаются микроволны и высокочастотные поля. Редакторы отказались публиковать мое письмо, указав на этот очевидный недостаток в критике, но все же было важно, что такое престижное издание вообще опубликовало статью Милхэма.
Вскоре появились подтверждающие сообщения. Открытия Вертхаймера и Липера были продублированы в Стокгольме группой, которая соотнесла детскую лейкемию с фактическими измерениями магнитных полей. Самая сильная статистическая связь была обнаружена с линиями электропередачи напряжением 200 киловольт, проходящими в радиусе 200 ярдов от дома пострадавшего ребенка. Работа Милхэма была подтверждена исследованиями в Лос-Анджелесе и Великобритании. Сама Вертхаймер распространила свои наблюдения на взрослых и обнаружила такую же в высшей степени важную связь между проводкой с большим током и различными видами рака, особенно лейкемией.
Радиолокационные лучи (состоящие из импульсных микроволн) имеют самую высокую плотность мощности из всех источников ЭМИ. В лабораторных условиях было показано, что как радиочастотное, так и микроволновое излучение изменяет барьерную функцию клеточных мембран, нарушает гормональный баланс и вызывает хромосомные дефекты, все из которых являются факторами злокачественного роста. Однако было предпринято мало попыток непосредственно оценить потенциальную роль радара в развитии рака у человека.
Джон Р. Лестер и Деннис Ф. Мур из Медицинской школы Университета Канзаса в Вичито недавно сделали это. Вичито был идеальным местом для такого расследования. В нем было два аэропорта с радиолокационными вышками, но других крупных источников электроразрушения было немного. Химическая среда в городе также была довольно чистой, как в городах. Лестер и Мур составили график заболеваемости раком по всему городу и обнаружили, что он был самым высоким там, где жители подвергались воздействию обоих лучей радара. Она была ниже там, куда проникал только один луч, но ниже всего там, где население было полностью защищено холмами. Результаты подтвердились, когда другие факторы, такие как возраст, бедность, пол и раса, были статистически сбалансированы, насколько это было возможно. Авторы отметили один многоквартирный дом, уровень смертности от рака в котором был в два раза выше, чем в домах престарелых этого района; его верхние этажи находились на прямой линии с лучами обоих радаров.
Частота сердечных приступов в Северной Карелии и Куопио, Финляндия, стала самой высокой (и быстрее всего росла) в мире в течение нескольких лет после того, как Советы установили гигантский загоризонтный радарный комплекс, который отражал микроволны от поверхности Ладожского озера и через эти части юго-восточной Финляндии. Это сельские районы, образ жизни которых основан на труде на свежем воздухе, а не на малоподвижном образе жизни в закрытых помещениях, обычно связанном с сердечными заболеваниями. Отметив, что уровень заболеваемости раком в регионе также резко вырос, Лестер и Мур продолжили изучение статистики по американским округам, имеющим базы ВВС. В этих округах процент смертности от рака был значительно выше, чем в других странах, даже несмотря на то, что радиолокационные вышки коммерческих аэропортов неизбежно должны были сгладить данные и сделать разницу менее заметной.
Изучение генетических дефектов человека, вызванных электромагнитной энергией, все еще находится на примитивной стадии. В случае с микроволновыми печами такая ситуация в значительной степени возникает из-за препятствий со стороны военных и правительственных учреждений. Даже во время Второй мировой войны слухи о бесплодии, вызванном радаром, были настолько распространенными, что моряки часто сами себя "лечили" перед выходом на берег. Первые научные доказательства репродуктивного эффекта появились только в 1959 году, когда Джон Х. Хеллер и его коллеги из Института медицинских исследований Новой Англии в Риджфилде, штат Коннектикут, обнаружили серьезные хромосомные аномалии в побегах чеснока, облученных низким уровнем микроволн. Вскоре они обнаружили те же изменения в клетках млекопитающих, а также мутации плодовой мушки, упомянутые выше. Их работа в этом направлении закончилась примерно в 1970 году из-за нехватки средств.
В 1964 году группа исследователей, изучавших синдром Дауна в Медицинской школе Джона Хопкинса, после того, как они связали заболевание с чрезмерным рентгеновским излучением, получаемым беременными женщинами, обнаружила неожиданную дальнейшую корреляцию с отцами, работающими вблизи радара. Прошло целое десятилетие, прежде чем были выделены какие-либо деньги для проверки этого открытия, и, хотя связь между воздействием радара родителей и синдромом Дауна не была подтверждена, в клетках крови радарменов было обнаружено превышающее норму количество хромосомных дефектов.
К этому времени профессор общественного здравоохранения из Алабамы обнаружил очевидный всплеск врожденных дефектов среди детей пилотов армейских вертолетов, подвергшихся воздействию радаров. В 1971 году доктор Питер Пикок отметил, что за шестнадцатимесячный период в базовой больнице Форт-Ракера, штат Алабама, родилось семнадцать детей с косолапостью. По статистике, их должно было быть не более четырех.
Работая через два федеральных агентства и два частных исследовательских фонда, Пикок и другие в течение пяти лет пытались проследить за этой тревожной новостью, но были пресечены некоторыми хитроумными тактическими ходами армии. Отказываясь разглашать рабочие записи, медицинские карты и записи радиолокационных проверок по соображениям "конфиденциальности" и "национальной безопасности", чиновники армейского командования медицинских исследований и разработок сумели предотвратить все, кроме двух, повторных оценок исходных данных Peacock в течение нескольких лет. Они застопорили отдельные исследовательские предложения, спонсируемые Агентством по охране окружающей среды и Управлением по контролю за продуктами питания и лекарствами США по радиологическому здоровью, даже не сообщив одному агентству, что они имеют дело с другим. В качестве завершающего шага армия согласилась предоставить группе FDA информацию о радиолокационных передатчиках в районе Форта Ракер. Офицеры подсунули ничего не подозревающим гражданским обманчиво схематичную карту, показывающую только одну крупную радарную установку на базе, в то время как в официальном армейском отчете, составленном на момент обнаружения врожденных дефектов, было указано девятнадцать таких излучателей. На протяжении всей Вьетнамской войны каждый из тысяч вертолетчиков-стажеров проводил месяцы, летая в образовавшемся микроволновом тумане. Большая часть их тренировок заключалась в наведении прямо по лучам на расстояние нескольких десятков ярдов от источника на вертолетах TH-13 Bell, чьи пузыри из оргстекла оставляли их незащищенными для микроволн.
Дело в Форте Ракер и многие другие случаи саботажа военным правительством исследований воздействия микроволн на здоровье были безукоризненно задокументированы в книге репортера New Yorker Пола Бродо "Взрыв Америки" 1977 года. Например, в начале 1970-х годов наблюдение за предварительным выявлением избыточного синдрома Дауна среди детей пилотов авиакомпании Seattle Airline сначала было поддержано местным отделением Ассоциации пилотов воздушных линий, затем было отклонено из-за давления со стороны национального уровня.
Противостояние продолжается. Гранты на серьезное изучение опасностей, связанных с электроразливом, в Соединенных Штатах были сокращены до минимума, но некоторые результаты продолжают появляться, особенно из других стран.
Проведенный в 1976 году опрос электриков электростанций Hydro-Quebec показал резкое изменение соотношения полов среди детей, родившихся после того, как один из родителей начал работать в условиях высокой ЭМП. Раньше мальчиков и девочек рождалось в равном количестве; впоследствии мужчин стало в шесть раз больше, чем женщин. Проведенное в 1979 году исследование шведских работников высоковольтных подстанций показало более низкий уровень рождаемости и 8-процентную частоту генетических дефектов у потомства по сравнению с 3 процентами среди детей контрольной группы. Это открытие было подтверждено в 1983 году. Поскольку большинство подвергшихся воздействию электромонтеров были мужчинами, повреждение, по-видимому, было нанесено во время образования спермы. Совсем недавно, в мае 1984 года, Нэнси Вертхаймер представила доказательства статистической корреляции между использованием электрических одеял, излучающих мощные ЭМП, и возникновением врожденных дефектов.
К числу наиболее серьезных последних данных относятся данные, касающиеся видеотерминалов отображения (VDTS). Отмечается тревожное число выкидышей, мертворождений и врожденных дефектов среди беременных женщин, работающих в недавно компьютеризированных офисах. Например, за один год в далласском офисе Sears, Roebuck and Company только четыре из двенадцати беременностей закончились нормально. Среди двенадцати беременных работниц VDT в Агентстве оборонного снабжения в Мариетте, штат Джорджия, было семь выкидышей и три случая половых дефектов. Четыре оператора VDT в отделе секретной рекламы Toronto Star родили детей с деформациями, в то время как у трех коллег, которые не работали с VDT, родились нормальные дети. Эти аномалии необходимо сравнить с нормальной 15-процентной частотой самопроизвольных абортов и 3-процентной частотой серьезных врожденных дефектов среди населения в целом. В 1982 году редакторы журнала Microwave News, независимого информационного бюллетеня, посвященного неионизирующему излучению, Луи Слесин и Марта Зибко сообщили о восьми таких кластерах, а рабочие группы задокументировали несколько других, но до сих пор не было предпринято попытки провести крупномасштабное статистическое исследование, чтобы проверить часто повторяемое утверждение, что это просто совпадения.
Широко цитируются два исследования, опровергающих вредное воздействие машин. В 1977 году, когда у двух редакторов New York Times развилась радиационно-индуцированная катаракта менее чем через год работы на их новых экранах, Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) протестировал несколько аппаратов и, обнаружив, что рентгеновское излучение находится в пределах нормы облучения на рабочем месте в полмиллирема в час, пришел к выводу, что связи с проблемами со здоровьем нет. К сожалению, агентство неадекватно измерило неионизирующее излучение, предоставило противоречивые данные относительно чувствительности своих собственных приборов и не смогло протестировать неисправные мониторы, которые, как известно, излучают большее количество рентгеновских лучей. Также нет никакой гарантии, что стандарт облучения рентгеновскими лучами является адекватным, поскольку он был разработан для гораздо меньшей группы работников (в основном ядерных техников и добытчиков урана), чье здоровье постоянно контролируется таким образом, какого нет у операторов ВДТ. Более того, исследователи NIOSH отметили огромную мощность микроволнового излучения в 1000 микроватт в одном из офисов Times, даже не потрудившись выяснить, откуда она исходит!
В пресс-релизах утверждалось, что повторный анализ, проведенный Национальной академией наук в середине 1983 года, раз и навсегда развеет опасения, доказав, что VDTS безопасны. Однако при чтении текста вырисовывалась иная картина. Хотя авторы преуменьшили значение сообщений, связывающих врожденные дефекты и проблемы со зрением с ВДТ-излучением, они, по общему признанию, не смогли найти ни одного исследования, адекватного тому или иному ответу на вопросы о здоровье.
Согласно имеющимся отрывочным данным, все VDT (которые, конечно же, включают видеоигры и телевизоры, а также компьютерные мониторы) излучают различное количество излучения в широком спектре. Трансформаторы излучают VLF и ELF волны, в то время как микроволны, рентгеновские лучи и ультрафиолет исходят от экрана. Плохо настроенные или неисправные терминалы могут излучать огромное количество энергии; например, две машины, протестированные в офисах Newsday на Лонг-Айленде, производили 15 000 микроватт радиоэнергии. Нет никакой информации о синергизме, который может действовать на фоне такого разнообразного излучения в течение длительных периодов времени, но я подозреваю, что врожденные дефекты в первую очередь обусловлены компонентом ELF.
Между тем, единственным американским "исследованием" этой проблемы по-прежнему остается повседневная жизнь наших 10 миллионов или более консольных операторов. Несмотря на заверения, по меньшей мере от трети до половины работников продолжают страдать от лихорадки, тошноты, болей в шее и спине, а также ухудшения зрения. Фактически, опрос 1983 года одиннадцати сотен сотрудников UPI, проведенный Артуром Фрэнком, в то время работавшим в Медицинской школе Маунт-Синай в Нью-Йорке, показал, что пользователи VDT теряют так много времени из-за проблем со зрением и болей в шее, что к концу десятилетия это может стать серьезным ударом по экономике.
Некоторые жалобы, несомненно, возникают из-за деформации осанки и дефектов освещения в заведомо плохо спроектированных рабочих зонах, где используется множество VDT. Их можно было бы предотвратить более частыми перерывами и некоторым сочувственным вниманием к человеческой инженерии. Однако врожденные дефекты и катаракта, вероятно, не исчезнут так легко. Безусловно, беременным женщинам должно быть разрешено временное трудоустройство без потери заработной платы - право, уже принятое в большей части Западной Европы и недавно введенное в действие законом в Онтарио. Однако это не защитит сперматозоиды и неоплодотворенные яйцеклетки. Регулярное техническое обслуживание и пропитанный свинцом стеклянный или акриловый экран (такой, какой используется в окнах атомных электростанций) могут практически устранить ионизирующее излучение, но генерируемые экраном микроволны требуют прозрачного экрана, который все еще проводит электрическую энергию — продукта, которого пока не существует. Некоторые частоты ЭМИ легко заблокировать, просто используя металлические шкафы вместо более дешевых пластиковых, но волны VLF и ELF требуют заземленного экранирования. Все эти профилактические меры являются расходами, на которые большинство производителей и менеджеров неохотно идут; пока они этого не сделают, всю цену будут платить рабочие.
Опасность электроразрушения реальна и хорошо документирована. Оно изменяет, часто патологически, каждую биологическую систему. Чего мы точно не знаем, так это насколько серьезны эти изменения, для скольких людей. Чем дольше мы, как общество, откладываем поиск этих знаний, тем больше вероятность нанесения ущерба и тем труднее его будет исправить. Между тем, одно из немногих честных заявлений, прозвучавших от администрации Никсона, предупреждение, выпущенное Президентским управлением политики в области телекоммуникаций в 1971 году, продолжает просачиваться сквозь обеление: "Население, находящееся в зоне риска, на самом деле неизвестно; это могут быть особые группы; вполне возможно, что это все население… Последствия недооценки или неверной оценки биологических эффектов длительного низкоуровневого воздействия могут стать серьезной проблемой для общественного здравоохранения, особенно если речь идет о генетических эффектах ".
Противоречивые стандарты.
Отношение истеблишмента к воздействию ЭМИ на здоровье во многом проистекает из работ Германа Швана. Инженер, который был профессором Института биофизики кайзера Вильгельма в Германии на протяжении большей части нацистской эпохи, Шван был принят в Соединенные Штаты в 1947 году, вскоре получил должность в Пенсильванском университете и с тех пор проводил большую часть своих исследований для Министерства обороны.
Подобно инфракрасному излучению, радиоволны и микроволны выделяют тепло, когда они поглощаются в достаточном количестве. Хотя Шван и не был биологом, он предположил, что это нагревание было единственным воздействием ЭМИ на живые ткани. В этом отношении он считал, что живые существа ничем не отличаются от хот-догов, которые радисты времен Второй мировой войны жарили в микроволновых лучах, поэтому приготовление пищи было единственным вредом, который он предвидел. Затем Шван оценил уровни опасности, основываясь на том, сколько энергии требовалось для измеримого нагрева металлических шариков и мензурок с соленой водой, которые он использовал для представления размера и предполагаемых электрических характеристик различных животных.
Заметный нагрев в этих моделях происходил только при мощности 100 000 микроватт или выше, поэтому с учетом десятикратного запаса прочности,
Шван в 1953 году предложил ограничить воздействие на человека мощностью 10 000 микроватт. Показав вскоре после этого, что требуется нечто большее, чем эта интенсивность, чтобы вызвать ожоги у реальных животных, Сол Майклсон, по-видимому, подтвердил безопасность "нетепловых" доз. Никто не тестировал более тонкие эффекты, и уровень в 10 000 микроватт был некритично принят промышленностью и военными на неформальной основе. В 1965 году армия и Военно-воздушные силы официально утвердили лимит Швана, а год спустя спонсируемый промышленностью Американский национальный институт стандартов рекомендовал его в качестве руководства по безопасности работников.
Существовали убедительные экономические причины, по которым стандарт мощностью 10 000 микроватт защищался и до сих пор защищается любой ценой. Снижение этого показателя ограничило бы расширение использования ЭМИ в военных целях и сократило бы прибыль корпораций, поставлявших оборудование. Сниженный стандарт теперь означал бы признание того, что старый стандарт был небезопасен, что привело бы к ответственности за претензии о возмещении ущерба со стороны бывших военных и промышленных работников. Одна из самых веских финансовых причин была приведена в секретном отчете 1975 года о Плане исследований биоэффектов электромагнитного излучения Министерства обороны США: "Эти [более низкие] стандарты значительно ограничат военное использование ЭМИ в условиях мирного времени и потребуют приобретения значительной недвижимости вокруг наземных излучателей ЭМИ для создания буферных зон". Необходимая недвижимость оценивалась в 498 000 акров. Цена такого количества земли, несомненно, исчислялась миллиардами долларов.
Еще до его принятия были признаки того, что стандарт может оказаться неадекватным. Во время обязательной борьбы за компенсацию перед лицом бездушного официального отрицания ответственности интересное открытие было сделано Томасом Монтгомери, бывшим гражданским техником, работавшим в армейском корпусе связи, который теперь ослеп, оглох и стал калекой из-за массового случайного попадания в луч радара в 1949 году. В одном из файлов, открытых по его иску, Монтгомери нашел документ, доказывающий, что в конце 1940-х Институт радиоинженеров разработал более консервативные меры предосторожности, которые включали методы предотвращения несчастных случаев, подобных тому, который вывел его из строя. (Он ремонтировал передатчик, когда коллега, не зная, что он стоит перед волноводом, включил его. Поскольку микроволны были незаметны, Монтгомери не знал, что подвергается облучению, пока не стало слишком поздно.) Лидеры сообщества военно-промышленной электроники решили не обнародовать эти предложенные правила.
Были и другие намеки на то, что не все так хорошо. В 1952 году доктор Фредерик Г. Хирш из корпорации Sandia, производителя систем наведения ракет, сообщил о первом известном случае катаракты у специалиста по микроволновой технике. В следующем году Bell Laboratories, встревоженная сообщениями о бесплодии и облысении среди своих собственных работников, а также персонала военной радиолокационной станции, предложила уровень безопасности в 100 микроватт, что в сто раз меньше, чем у Schwan. Даже Шван неизменно утверждал, что его предельная дозировка, вероятно, небезопасна более чем на час.
В 1954 году врач компании Чарльз Бэррон сообщил об исследовании 226 сотрудников, подвергшихся воздействию микроволновой печи на заводе Lockheed в Бербанке. Он сказал, что побочных эффектов не было, несмотря на "парадоксальные и трудноинтерпретируемые" изменения в количестве лейкоцитов, которые он позже списал на лабораторную ошибку, а также на высокую частоту глазной патологии, которая, по его мнению, "не связана" с радаром.
Однако стандарт безопасности уже превратился в прокрустово ложе, на котором соизмерялись все исследовательские предложения и выводы. Гранты не выдавались на поиск низкоуровневых опасностей, и ученые, которые обнаружили такие эффекты, были сокращены до минимума. Средства на их работу были быстро перекрыты, а злобные личные нападки подорвали их репутацию. Позже, когда стали отмечаться неоспоримые биологические изменения при плотности мощности от 1000 до 10000 микроватт, была выдвинута идея "дифференциального нагрева" — горячих точек в особенно хорошо поглощающих или плохо охлаждаемых тканях, как будто это удобное объяснение устраняло всю опасность. Советские исследования можно было легко не принимать во внимание из-за их "грубости", но когда в Америке были задокументированы нетепловые опасности, представители военных и промышленных кругов просто отказались признать их, солгав Конгрессу и общественности. Многие ученые, которые, естественно, хотели продолжить работу, согласились с этой шарадой.
Схема была точно такой же, как и в отношении опасности радиоактивных осадков в результате испытаний ядерного оружия. На протяжении 1950-х годов "не было причин для тревоги", но двадцать лет спустя в иске владельцев овцеводческих хозяйств Вайоминга о компенсации за пострадавшие от радиоактивных осадков стада были обнаружены документы, доказывающие, что ответственные чиновники в то время знали лучше. Даже символ американского военного мачизма, возможно, стал жертвой этой политики. Джон Уэйн, а также Сьюзан Хейворд и другие участники актерского состава умерли от рака примерно через два десятилетия после съемок фильма под названием "Завоеватель", который снимался в пустыне Невада, когда неожиданное изменение ветра занесло на них радиоактивную пыль из близлежащего полигона.
Сегодня обман EMR все еще продолжается. 2 августа 1983 года были процитированы слова Сола Майкельсона, который сказал, что некоторые биоэффекты наблюдались у животных и несколько заявленных у людей при интенсивности менее 10 000 микроватт, но "ни один из этих эффектов, даже если они обоснованы, нельзя считать опасным или имеющим отношение к человеку", хотя за три года до этого он был соавтором статьи, в которой анализировались предыдущие данные и добавлялись некоторые его собственные в поддержку обобщенной реакции на стресс от микроволн.
Доказательства начали поступать более двадцати лет назад. Открытие Джоном Хеллером хромосомных изменений в облученных ростках чеснока в 1959 году и корреляция синдрома Дауна Джона Хопкинса 1964 года с воздействием радара на родителей упоминались в предыдущем разделе. В 1961 году было проведено исследование на штамме мышей, выведенных как особо восприимчивые к лейкемии, и использованных для оценки факторов риска развития этого заболевания. Двумстам мышам, все самцы, в течение одного года давали 100 000 микроватт на частотах радарных импульсов. У необычно высокой доли животных — 35 процентов — за это время развилась лейкемия, а у 40 процентов произошла дегенерация яичек. По общему признанию, это была очень высокая плотность мощности, но мыши подвергались воздействию всего четыре минуты в день. Однако самое тревожное заключается в том, что спонсор, Военно-воздушные силы, прекратили все средства на последующую работу, и по сей день ни одно американское исследование не позволило адекватно устранить эту потенциальную опасность.
В 1959 году Милтон Зарет, офтальмолог из Скарсдейла, штат Нью-Йорк, начал исследование для военно-воздушных сил, чтобы выяснить, существует ли какой-либо особый риск для глаз специалистов по обслуживанию радаров. Сначала он ничего не обнаружил, потому что назначил обследование для проверки хрусталика глаза. Несколько лет спустя, когда несколько частных компаний направили к нему работников микроволновых печей, у которых развилась катаракта, Зарет понял, что совершил ошибку. Поскольку микроволны проникали глубоко в ткани, вызванная ими катаракта развивалась за хрусталиком, в задней капсуле или задней части эластичной мембраны, окружающей хрусталик. В этот момент Военно-воздушные силы снова внезапно потеряли интерес, но Зарет упрямо продолжал заниматься этим вопросом в своей собственной практике. Хотя военные и промышленники по-прежнему отрицают существование нетепловой микроволновой катаракты, работа Зарета неоспоримо доказала, что низкие дозы оказывают кумулятивный эффект, который в конечном итоге приводит к затвердеванию и затуманиванию задней капсулы. Исследования, проведенные другими специалистами здесь и за рубежом, подтвердили его вывод. Фактически, катаракта хрусталика представляет собой "заболевание-маркер" длительного микроволнового воздействия. Зарет лично диагностировал более пятидесяти явных случаев, многие из которых были у пилотов авиакомпаний и авиадиспетчеров.
В 1971 году Зарет участвовал в запланированном пятилетнем исследовании приматов для военно-морского флота, когда совершил ошибку, сообщив своим наблюдателям тревожную новость о том, что одна из обезьян умерла после нескольких часов воздействия всего в два раза превышающего уровень безопасности в США. Через несколько дней капитан Пол Тайлер "случайно оказался в районе" Гавайского исследовательского центра и захотел, чтобы Зарет показал ему окрестности. Он ушел примерно через двадцать минут, почти не осмотрев оборудование, а еще через несколько дней весь проект был отменен.
Двурушничество только заставило Зарета упереться в землю. На протяжении многих лет он был одним из немногих врачей, готовых выступить против правительства, давая показания от имени истцов, подающих иски о возмещении ущерба здоровью, причиненного микроволновой печью. На таких мероприятиях всегда сталкиваешься с одним и тем же набором персонажей, произносящих более или менее одни и те же реплики. На одном судебном процессе вездесущий Майклсон атаковал профессиональные способности Зарет, но только для того, чтобы более поздние показания выявили неловкий факт, что мать Майклсона была обязана зрением на один глаз хирургическому мастерству офтальмолога.
Как мы уже видели, есть много указаний на то, что ЭМП и ЭМИ, более слабые, чем рекомендации Schwan, оказывают серьезное влияние на рост. Мощность в 10 000 микроватт была непосредственно протестирована в 1978 году группой из Стэнфордского исследовательского института. Беременные обезьяны-белки и их потомство подверглись облучению. Из девяти младенцев, инфицированных внутриутробно и / или после рождения, пятеро умерли в течение шести месяцев, по сравнению с ни одним в контрольной группе.
Стандарты безопасности в США были бы крайне неадекватными, даже если бы они были законом. На самом деле, хотя некоторые предприятия и военные ведомства придерживались его, он никогда не представлял никакой угрозы для тех, кто этого не делал. Дело федерального суда, рассмотренное в 1975 году и оставленное в силе в 1977 году, определило его как консультативное или "необходимое" руководство, которое не может быть приведено в исполнение. Теперь, согласно инструкциям от 17 марта 1982 года, инспекторы Управления по безопасности и гигиене труда (OSHA) больше не могут выдавать компаниям даже бессмысленные предписания за то, что они подвергают работников воздействию сверх установленного предела.
Единственное фактическое регулирование дозировки электромагнитной энергии для населения относится к микроволновым печам. В 1970 году Бюро радиологического здоровья FDA установило, что ни одна печь не должна пропускать более 1000 микроватт на расстояние 2 дюймов, когда она новая, и более 5000 после продажи. Даже в то время исследования предполагали, что это небезопасный уровень, факт, признанный Союзом потребителей в 1973 году, когда он рекомендовал воздержаться от покупки любых брендов. Исследования утечек показали, что все типы излучают в среднем 120 микроватт вблизи двери, в то время как многие выделяют гораздо большее количество энергии. Согласно тестам Союза потребителей, изношенный уплотнитель или кусок бумажного полотенца, застрявший в дверце, может увеличить воздействие на пользователя до уровня, превышающего 5000 микроватт.
Какое количество электромагнитной энергии на самом деле поглощают работники и население в целом? Уровни сильно различаются. Некоторые специалисты по ремонту антенн получают до 100 000 микроватт в течение нескольких минут или часов во время работы. Многие заводские рабочие находятся в том же положении. С 1974 по 1978 год NIOSH обследовала восемьдесят два промышленных формовщика пластмасс и уплотнителя. Более 60 процентов подвергали оператора воздействию энергии, превышающей предел Schwan, некоторые - более 260 000 микроватт. Из-за низкой заработной платы за такую работу почти все операторы уплотнителей - женщины детородного возраста. По оценкам NIOSH, около 21 миллиона работников подвергаются воздействию определенного уровня радиочастотных волн или микроволн непосредственно в результате своей работы. Большинство работников в этой стране не имеют металлической защиты, хотя она продается в другие страны с более строгими правилами техники безопасности.
В настоящее время нет способа оценить, сколько ЭМИ люди получают вне своих рабочих мест, потому что те немногие показания, которые были сняты, измеряли только отдельные источники и отдельные частоты. Никто еще не исследовал наши города и сельскую местность во всем спектре, от ELF до микроволн. Все, что мы знаем, это то, что ежедневное воздействие на большинство людей велико. Даже Агентство по охране окружающей среды подсчитало, что если бы здесь был принят советский лимит безопасности без отрыва от производства в размере 1 микроватта в радио- и микроволновом диапазонах, более 90 процентов наших FM-станций пришлось бы закрыть.
Таблица 1. Плотность мощности на различных расстояниях от радиостанции AM мощностью 50 000 Вт.
Расстояние
(футы)
Плотность
мощности
(мкВ/см2)
Расстояние
(футы)
Плотность
мощности
(мкВ/см2)
15
838
29
234
663
12
69
196
1571
2
152
43
3280
1
308
33
5760
5760.
Примечание: Данные R. Tell et al., "Напряженности электрического и магнитного полей и связанные с ними телесные токи у человека в непосредственной близости от широковещательной станции AM стандарта мощностью 50 кВт", представленные на симпозиуме по биоэлектромагнетизму, Сиэтл, 1979.
Таблица 2. ЭДС в типичных высотных зданиях.
Примечание: Данные Р. Телла и Н. Х. Ханкина, Измерения напряженности радиочастотного поля в зданиях, расположенных в непосредственной близости от систем вещания, ORP/EAD 78-3, Агентство по охране окружающей среды США, Лас-Вегас, 1978г.
Таблица 3. Электрические поля мощности и частоты бытовых приборов, измеренные на расстоянии одного фута
Примечание: Данные в таблицах 3 и 4 взяты из Информационного бюллетеня по системе Sanguine: Окончательное заявление о воздействии на окружающую среду, Командование электронных систем ВМС США, 1972 год.
Таблица 4. Частотно-силовые магнитные поля бытовых приборов
Большинство городских жителей постоянно получают более десятой доли микроватта только от микроволновых печей телевизоров. Это может быть особенно важно из-за резонансной частоты человеческого тела. Это длина волны, на которую тело реагирует "как антенна". После диапазона ELF, это, возможно, область спектра, в которой можно ожидать наиболее сильных биоэффектов. Пиковая резонансная частота для человека находится прямо в середине телевизионного диапазона УКВ.
Многие люди живут в зонах повышенного риска. Уровень шума резко возрастает с 1 микроватта в радиусе полумили от большинства радиостанций. Вблизи "антенных ферм", таких как лес передатчиков на горе Уилсон на окраине Лос-Анджелеса, плотность может достигать тысяч человек. Они регулярно повышают мощность примерно до 7 микроватт вблизи вышек микроволновых ретрансляторов, которые часто размещаются в центре городов. Воздействие 100 микроватт нередко в радиусе полумили от военных радиолокационных вышек или радиолокационных станций аэропортов. Офисные работники в высотных зданиях часто находятся на прямой линии с микроволновыми лучами, интенсивность которых может достигать от 30 до 180 микроватт, согласно результатам недавнего исследования EPA. Радиоприемники CB и портативные рации бомбардируют пользователей, особенно их головы и грудь, тысячами микроватт. Эти цифры, конечно, отражают только отдельные источники, а не общее воздействие.
Хотя уровень усвоения большинством людей не соответствует рекомендациям Schwan, к настоящему моменту должно быть ясно, что более низкие уровни не являются поводом для комфорта. Повсюду в западных странах, за исключением самых отдаленных лесов или пустынь, окружающая энергия от энергетических систем ELF в несколько тысяч раз превышает фоновую напряженность поля земли, создавая обильные помехи для сигналов синхронизации биоцикла. Более того, накопленные исследования ясно показали, что малые дозы часто оказывают тот же эффект, что и большие. Росс Ади, который интенсивно изучал "эффект окна", при котором определенный результат достигается на одних частотах и уровнях мощности, но не на других, чередующихся с эффективными, считает, что будущие исследования выявят такие окна на гораздо меньших уровнях, даже на долях микроватта. Действительно, уже было одно сообщение об изменениях мозговых волн, предполагающих резонанс нервных электрических токов с радиоволнами и микроволнами до миллиардной доли микроватта.
Есть вероятность, что через несколько лет правила будут несколько ужесточены. В 1982 году Американский национальный институт стандартов рекомендовал снизить уровень безопасности радиоволн до 1000 микроватт, а уровень микроволнового излучения - до 5000. Это было первое полуофициальное признание того, что нетепловые эффекты действительно существуют. Сейчас несколько федеральных агентств приступили к обсуждению официального регламента. Наиболее вероятный источник - Агентство по охране окружающей среды, но в последнем отчете сообщается, что предложение EPA об ограничении мощности в 100 микроватт для широкой общественности, которое ожидалось в конце 1984 года, было внезапно отложено на неопределенный срок из-за разногласий внутри агентства и давления извне.
Федеральный стандарт, защищающий здоровье, имеющий силу закона, окажет серьезное влияние как на промышленность, так и на правительство. Промышленность столкнулась бы со снижением доходов и увеличением расходов. Правительство, особенно военные, испытывало бы неудобства во множестве видов деятельности. В обоих случаях будут предъявлены судебные иски за облучение и ущерб до введения стандарта. Кроме того, мы должны понимать, что никакое количество искусственного ЭМИ, каким бы малым оно ни было, не доказало свою безопасность при постоянном воздействии. Биоэффекты были обнаружены при самых низких измеримых дозах. Однако мы также должны понимать, что наибольшая опасность заключается в неконтролируемом воздействии большого количества ЭМИ на многих перекрывающихся частотах, и поэтому строгий стандарт с определенным графиком поэтапного внедрения - это единственный способ защитить здоровье населения.
Более того, такие действия должны исходить от Вашингтона. Нью-Джерси и Коннектикут недавно приняли стандарт ANSI, в то времякак в 1983 году Массачусетс ввел гораздо более строгий стандарт в 200 микроватт, который в крупных районах Нью-Йорка уже значительно превышает этот показатель. Некоторые сообщества, признавая, что даже уровень в 100 микроватт слишком высок, начинают устанавливать свои собственные, более низкие уровни. Без реалистичного федерального регулирования мы в конечном итоге получим совершенно неработоспособное лоскутное одеяло. Предположим, например, что военно-воздушные силы с базы за пределами города эксплуатируют купол радара, который создает внутри него недопустимые уровни электромагнитного излучения. Без федерального руководства это станет еще одним запутанным юридическим вопросом, который придется годами решать в и без того перегруженных судах.
Весь промышленно развитый Запад придерживается ложной позиции относительно рисков, связанных с загрязнением окружающей среды. Именно эти страны максимально использовали электромагнетизм для производства электроэнергии, связи и развлечений. Советский Союз и Китай, частично из-за слаборазвитости и разрушений военного времени, а частично по собственному выбору, серьезно ограничили его использование и воздействие на своих гражданских лиц.
Советские ученые последовательно предполагали, что любое излучение, не встречающееся в природе, будет оказывать некоторое влияние на жизнь. Мы последовательно делали противоположное предположение. На протяжении всей нашей недавней истории американские регулирующие органы придерживались "политики мертвого тела". Они не распространяли защиту до тех пор, пока не было доказательств причинения вреда, достаточных для пресечения любого обмана. Больше нет никаких сомнений в том, что в том, что касается электромагнитной энергии, мы были неправы, а Советы были правы. В 1950-х годах российские врачи провели обширные клинические обследования тысяч рабочих, подвергшихся воздействию микроволн во время разработки радара. Выявив серьезные проблемы со здоровьем, эти исследования не были замалчиваемы. Вместо этого СССР установил лимиты в 10 микроватт для рабочих и военнослужащих и 1 микроватт для других. Оба уровня строго соблюдаются. Когда об этом впервые стало известно на Западе в начале 1960-х годов, вместо того, чтобы проверить свои предположения, многие американские ученые и администраторы предпочли поверить, что это российская пропаганда, направленная на то, чтобы поставить нас в неловкое положение.
К 1971 году, когда они представили свою работу на важной конференции в Варшаве, Зинаида В. Гордон и Мария Н. Садчикова из Института гигиены труда и профессиональных заболеваний СССР выявили комплексный ряд симптомов, которые они назвали микроволновой болезнью. Его первыми признаками являются низкое кровяное давление и замедленный пульс. Более поздними и наиболее распространенными проявлениями являются хроническое возбуждение симпатической нервной системы (синдром стресса) и высокое кровяное давление. Эта фаза также часто включает головную боль, головокружение, боль в глазах, бессонницу, раздражительность, беспокойство, боли в животе, нервное напряжение, неспособность сосредоточиться, выпадение волос, а также повышенную частоту аппендицита, катаракты, репродуктивных проблем и рака. Хронические симптомы в конечном итоге сменяются кризами истощения надпочечников и ишемической болезнью сердца (закупорка коронарных артерий и сердечный приступ).
Однако советские стандарты были установлены задолго до того, как опасность стала столь очевидной. Сравнение поучительно. На международном симпозиуме по микроволновым печам 1969 года в Ричмонде, штат Вирджиния, доктор Карел Марха из Пражского института промышленной гигиены защитил свои выводы о врожденных дефектах и рекомендовал принять восточноевропейский стандарт на Западе. Отвечая на возражения о том, что мрачные прогнозы не подтвердились, он сказал: "Наш стандарт заключается не только в предотвращении ущерба, но и в предотвращении дискомфорта у людей".
Очевидно, американцев это не касается, поскольку Советы уже около тридцати лет бомбардируют наше посольство в Москве микроволновыми печами. В 1952 году, в разгар холодной войны, в корпорации Sandia Corporation в Нью-Мексико состоялась секретная встреча ученых США и СССР, якобы для обмена информацией о биологических опасностях и уровнях безопасности. Похоже, обмен мнениями не был полностью взаимным, или, возможно, американцы не восприняли всерьез то, что сказали им русские; с тех пор проводились другие совместные "семинары", и каждый раз Советы присылали людей, которые публично признавали риски, в то время как американские делегаты всегда были "бесполезными" людьми. Как бы то ни было, вскоре после встречи в Сандии Советы начали излучать микроволны на посольство США с противоположной стороны улицы Чайковского, всегда оставаясь в пределах диапазона Schwan. По сути, они использовали сотрудников посольства в качестве подопытных для низкоуровневых экспериментов с ЭМИ.
Самое странное, что Вашингтон согласился с этим. "Московский сигнал", по-видимому, был впервые обнаружен примерно в 1962 году, когда, как известно, ЦРУ обратилось за консультацией по этому поводу. В том же году агентство запросило у Милтона Зарета информацию об опасностях микроволнового излучения, а затем наняло его в 1965 году для консультаций и исследований в рамках секретной оценки сигнала под названием Project Pandora. Ничего не было обнародовано до 1972 года, когда Джек Андерсон обнародовал эту историю, и правительство США ничего не сообщало своим гражданам до 1976 года в ответ на дальнейшие репортажи в Boston Globe. Согласно различным источникам, русские отключили свой передатчик в 1978 или 1979 году, но затем возобновили облучение на несколько месяцев в 1983 году.
Согласно информации, предоставленной Зарет в 1960-х годах, московский сигнал представлял собой комбинацию нескольких частот, очевидно, направленных на синергетический эффект от различных длин волн, и он передавался непосредственно в офис посла. Таким образом, это могло быть использовано, по крайней мере частично, для активации подслушивающих устройств, но это не соответствовало одному из других последующих официальных американских объяснений — подавлению сигнала с целью отключения американского подслушивающего оборудования на крыше посольства.
Интенсивность сигнала точно неизвестна. Когда Государственный департамент признал существование сигнала, официальные лица утверждали, что он никогда не превышал 18 микроватт. Однако, хотя опубликованные записи Project Pandora напрямую не указывают на более высокий уровень и соответствующие документы, как утверждается, были уничтожены, протоколы исследований, направленные на имитацию московского сигнала, требовали уровней до 4000 микроватт.
В середине 1960-х годов опубликованные советские исследования показали, что такой луч вызывает напряжение глаз и ухудшение зрения, головные боли и потерю концентрации. В течение нескольких лет другие исследования полностью раскрыли микроволновый синдром, включая возможность развития рака.
По всем отчетам, кроме официальных, бомбардировка Москвы была весьма эффективной. В 1976 году The Globe сообщила, что у посла Уолтера Стессела развилось редкое заболевание крови, похожее на лейкемию, и он страдал от головных болей и глазных кровотечений. Двое из его облученных предшественников, Чарльз Болен и Ллевеллин Томпсон, умерли от рака. У обезьян, подвергшихся воздействию сигнала в рамках проекта Pandora, вскоре обнаружились множественные отклонения в составе крови и количестве хромосом.
В январе 1977 года Госдепартамент под давлением обнародовал результаты серии анализов крови возвращающихся сотрудников посольства: "немного выше среднего" количество лейкоцитов примерно у трети московского персонала. Если количество лейкоцитов на 40 процентов выше, чем у других сотрудников дипломатической службы (уровни, обычные для начинающейся лейкемии), можно считать "немного выше среднего", то технически это не было ложью. Открытие было официально приписано какому-то неизвестному микробу. К сожалению, нет таких сомнений в правдивости объяснений некоторых более ранних исследований. В рамках проекта "Пандора" в конце 1960-х Госдепартамент проверил своих московских сотрудников на наличие генетического ущерба по их возвращении в США, сообщив им, что соскобы с внутренней стороны щеки предназначены для выявления этих необычных бактерий. Никаких результатов так и не было опубликовано, и, как сообщается, они являются частью пропавших файлов, но Associated Press цитирует одного из врачей, проводивших тесты, который сказал, что они обнаружили "множество хромосомных разрывов". Сотрудникам посольства пришлось узнать об этом тогда же, когда и всем нам, - из газет почти десять лет спустя.
Сами русские никогда не признавали факт облучения, и руководство Швана поставило американское правительство в неловкое положение. В 1976 году Госдепартамент выделил своим московским сотрудникам 20-процентную надбавку за работу на "нездоровой должности" и установил алюминиевые экраны на окнах для защиты персонала от радиации, в сто раз более слабой, чем вблизи многих радиолокационных баз. В том же году правительство выделило Медицинской школе Джона Хопкинса четверть миллиона долларов, чтобы выяснить, существует ли связь между сигналом и "очевидно высоким уровнем заболеваемости раком" в посольстве (что не было подтверждено). Тем не менее, хотя президент Джонсон попросил премьер-министра Косыгина на переговорах в Глассборо в 1967 году прекратить бомбардировку, у Вашингтона никогда не было никаких формальных оснований требовать ее прекращения из-за угрозы персоналу. Очевидно, это считалось приемлемым риском при защите мягкого стандарта США.
Невидимая война.
Советы первыми узнали об опасностях, связанных с загрязнением электроэнергии, и, как мы видели, они, очевидно, были первыми, кто использовал эти опасности для злонамеренных целей. Однако спектр потенциальных видов оружия выходит далеко за пределы московского сигнала, и американцы активно изучают некоторые из них в течение многих лет. Большинство или все из следующих эффектов ЭМИ могут быть увеличены или уменьшены для использования против отдельных лиц или целых толп и армий:
• Самым грубым из этих видов вооружения было бы что-то вроде электромагнитного огнемета с большей дальностью действия, чем химические типы. Собаки были изжарены до смерти в ходе экспериментов Военно-морского медицинского исследовательского института еще в 1955 году, а мощные передатчики, использующие короткие волны УВЧ, могут за считанные секунды сильно обжечь открытую кожу.
Электромагнитный импульс (ЭМИ) - это термин, обозначающий чрезвычайно мощный, почти мгновенный всплеск электромагнитной энергии, возникающий в результате ядерного взрыва. Впервые это было обнаружено в конце 1960-х годов. ЭМИ от одного взрыва на высоте нескольких тысяч миль над землей разрушила бы все электрические системы на всем континенте. В начале 1970-х годов были разработаны новые типы генераторов ЭМИ, излучающих мощность, равную или в двадцать раз превышающую когда-либо прежде, в попытке имитировать ЭМИ и помочь разработать системы связи, защищенные от нее. В 1973 году эти передатчики были описаны на семинаре только по приглашению в Военно-морской лаборатории вооружения в Дальгрене, штат Вирджиния, где обсуждалось их использование для создания энергетических пучков противопехотных и противоракетных ракет. С тех пор никакая информация об их последующем развитии не была обнародована, а трудности слежения за ракетами дальнего радиуса действия приводят к тому, что пучки ПРО еще не стали возможными, но таких трудностей на пути применения лучевого оружия ЭМИ против незащищенных людей нет.
• При некоторых значениях плотности мощности сверхвысокочастотного диапазона возникает коварное притягивание мотылька к пламени, которое повысило бы эффективность такого оружия. Как описал первооткрыватель Сол Майклсон в 1958 году, каждая из собак, использованных в его экспериментах, "начала бороться за освобождение от перевязи", проявляя "значительное возбуждение и мышечную активность", но "по какой-то причине животное продолжает смотреть на рог". Возможно, как часть того же эффекта, сверхвысокочастотные лучи также могут вызывать мышечную слабость и вялость. В советских экспериментах с крысами в 1960 году пятиминутное воздействие 100 000 микроватт сократило время плавания в тесте на выносливость с шестидесяти минут до шести.
• Открытие Аллена Фрея о том, что определенные импульсные микроволновые лучи повышают проницаемость гематоэнцефалического барьера, может быть превращено в дополнительное оружие для усиления действия лекарств, бактерий или ядов.
• Окна для оттока кальция, открытые Россом Эйди, могут быть использованы для вмешательства в функционирование всего мозга.
• В начале 1960-х Фрей обнаружил, что когда микроволны частотой от 300 до 3000 мегагерц пульсируют с определенной частотой, люди (даже глухие
люди) могли "слышать" их. Луч вызывал гул, шипение, щелчок или жужжание, в зависимости от точной частоты и пульса
темп, и звук, казалось, исходил прямо из-за головы.
Сначала Фрея высмеяли за это заявление, как и многих специалистов по радарам, которым говорили, что они сумасшедшие из-за того, что слышат определенные лучи радара. Более поздние исследования показали, что микроволны ощущаются где-то в височной области, чуть выше и немного впереди ушей. Этот феномен, по-видимому, возникает в результате возникновения волн давления в ткани головного мозга, некоторые из которых активируют звуковые рецепторы внутреннего уха через костную проводимость, в то время как другие непосредственно стимулируют нервные клетки слуховых путей. Эксперименты на крысах показали, что сильный сигнал может генерировать звуковое давление в 120 децибел, или примерно такое же, как у реактивного двигателя при взлете.
Очевидно, что такой луч может причинить людям сильную боль и помешать любому голосовому общению. То, что тот же эффект можно использовать более тонко, было продемонстрировано в 1973 году доктором Джозефом К. Шарпом из Исследовательского института армии Уолтера Рида. Шарп, сам выступавший в качестве испытуемого, слышал и понимал произносимые слова, доставленные ему в изолированной камере без эха с помощью импульсно-микроволновой аудиограммы (аналог звуковых колебаний слов), транслируемой в его мозг. Такое устройство имеет очевидное применение в тайных операциях, предназначенных для того, чтобы свести цель с ума "голосами" или передать необнаруживаемые инструкции запрограммированному убийце. Есть также указания на то, что другие частоты пульса вызывают аналогичные волны давления в других тканях, которые могут нарушать различные метаболические процессы. Группа под руководством Р. Г. Олсена и Дж. Д. Гриссетта из Военно-морской лаборатории аэрокосмических медицинских исследований в Пенсаколе уже продемонстрировала такие эффекты на моделируемых мышечных тканях и имеет постоянный контракт на поиск лучей, эффективных против тканей человека.
• В 1960-х годах Фрей также сообщил, что может ускорять, замедлять или останавливать отдельные сердца лягушек, синхронизируя частоту пульса микроволнового луча с биением самого сердца. Аналогичные результаты были получены с использованием живых лягушек, что указывает на техническую возможность вызывать сердечные приступы с помощью луча, предназначенного для проникновения в грудную клетку человека.
В дополнение к методам нанесения ущерба или убийства людей с помощью ЭМИ, существует несколько способов контроля за их поведением. Росс Ади и его коллеги показали, что микроволны, модулированные различными способами, могут воздействовать на определенные электрические паттерны в частях мозга. Работая с кошками, они обнаружили, что мозговые волны, возникающие при условных реакциях, могут быть избирательно усилены путем формирования микроволн с ритмическим изменением амплитуды (высоты), соответствующим частотам ЭЭГ. Например, модуляция частотой 3 Герца уменьшила частоту альфа-волн частотой 10 Герц в одной части мозга животного и усилила частоту бета-волн частотой 14 Герц в другом месте.
Некоторые радары могут обнаружить муху на расстоянии километра или выследить человека на расстоянии двадцати пяти миль, и несколько исследователей предположили, что сфокусированные лучи ЭМИ такой точности могут воздействовать на разум подобно электрической стимуляции мозга (ESB) по проводам. Мы знаем о потенциале ESB для контроля сознания в основном благодаря работам Хосе Дельгадо. Один сигнал спровоцировал кошку вылизать свою шерсть, а затем продолжить навязчиво вылизывать пол и прутья клетки. Сигнал, предназначенный для стимуляции части таламуса обезьяны, главного центра среднего мозга, отвечающего за интеграцию мышечных движений, вызвал сложное действие: обезьяна подошла к одной стороне клетки, затем к другой, затем взобралась на задний потолок, затем снова спустилась. Животное выполняло это же действие столько раз, сколько его стимулировали сигналом, до шестидесяти раз в час, но не вслепую — существо все еще было в состоянии избегать препятствий и угроз со стороны доминирующего самца, выполняя электрический императив.Другой тип сигнала заставлял обезьян поворачивать головы или улыбаться, независимо от того, что еще они делали, до двадцати тысяч раз за две недели. Как заключил Дель-гадо, "Животные выглядели как электронные игрушки".
Даже инстинкты и эмоции могут быть изменены: в одном тесте мать, постоянно ухаживающая за своим ребенком, внезапно оттолкнула его, когда был подан соответствующий сигнал. Обусловливание подхода-избегания может быть достигнуто для любого действия простым стимулированием центров удовольствия и боли в лимбической системе животного или человека.
Возможный мониторинг вызванных потенциалов по ЭЭГ в сочетании с радиочастотными и микроволновыми трансляциями, предназначенными для выработки определенных мыслей или настроений, таких как уступчивость и самодовольство, обещает метод контроля сознания, который представляет огромную опасность для всех обществ — тиранию без террора. Все ученые, занимающиеся исследованиями ЭЭГ, говорят, что до появления этой способности еще много лет, но, насколько мы можем судить, это может произойти прямо сейчас. Если отбросить теории заговора, гипнотическая фамильярность телевидения и радио в сочетании с биологическим воздействием их широковещательных лучей уже может представлять собой аналогичную силу для массовой стандартизации, намеренно или нет.
Потенциальные опасности телевизионной летаргии - это не повод для зевоты. Хорошо известно, что расслабленное внимание к любому слабо вовлекающему стимулу, такому как фильм или телепрограмма, вызывает гипноидное состояние, в котором разум становится особенно восприимчивым к внушению. Другие индукторы гипноидных состояний включают легкий сон, грезы наяву или короткие периоды времени, проведенные в ожидании какого-то заранее определенного сигнала или действия, такого как светофор.
Центральное разведывательное управление финансировало исследования по электромагнитному контролю сознания по крайней мере еще в 1960 году, когда печально известная программа MKULTRA, в основном связанная с гипнозом и психоделическими препаратами, выделила деньги на адаптацию методов биоэлектрического зондирования (в то время в первую очередь ЭЭГ) для наблюдения и допроса, а также на поиск "методов активации человеческого организма дистанционными электронными средствами". Выступая с показаниями перед подкомитетом Сената по здравоохранению и научным исследованиям 21 сентября 1977 года, директор MKULTRA доктор Сидни Готтлиб вспоминал: "Был постоянный интерес к тому, какое влияние оказывает положение людей в области радиоэнергетики, и вполне могло случиться так, что где-то во многих проектах кто-то пытался проверить, легче ли кого-то загипнотизировать, если он стоит в радиолуче".
гипнотизеры часто используют стробоскоп, мигающий на частотах альфа-волн, чтобы облегчить погружение в транс. Похоже, что уже более тридцати лет страны коммунистического блока используют волновую форму ELF, чтобы делать то же самое незаметно и, возможно, более эффективно. Росс Эйди недавно потерял большую часть своих правительственных грантов и стал немного более разговорчивым по поводу военного и разведывательного использования ЭМИ. В 1983 году он организовал публичное собрание в больнице Лома-Линда, Вирджиния, и опубликовал фотографии и информацию, касающиеся российского лидского аппарата. Это был небольшой передатчик, излучавший волны частотой 10 Герц для успокоения и повышения внушаемости. Самым интересным было то, что коробка имела древнюю конструкцию вакуумной трубки, и человек, который был военнопленным в Корее, сообщил, что аналогичные устройства использовались там во время допроса.
Интерес американцев к взаимодействию гипноза и ЭМИ был все еще силен по состоянию на 1974 год, когда был представлен план исследований по разработке полезных методов на людях-добровольцах. Экспериментатор Дж. Ф. Шапиц заявил: "В ходе этого исследования будет показано, что произносимое гипнотизером слово может также передаваться с помощью модулированной электромагнитной энергии непосредственно в подсознательные участки человеческого мозга, то есть без использования каких-либо технических устройств для приема или перекодирования сообщений и без возможности человека, подвергающегося такому воздействию, сознательно контролировать вводимую информацию". В качестве предварительной проверки общей концепции Шапиц предложил записывать мозговые волны, вызванные определенными лекарствами, затем модулировать их с помощью микроволнового луча и подавать обратно в мозг человека, не принимавшего лекарств, чтобы посмотреть, может ли такое же состояние сознания быть вызвано одним только этим лучом.
Основной протокол Шапица состоял из четырех экспериментов. На первом испытуемым будет предложен тест из ста вопросов, от простых до технических, так что все они будут знать некоторые, но не все ответы. Позже, находясь в гипнотическом состоянии и не зная, что они подвергаются облучению, эти люди подвергались воздействию информационных лучей, предлагающих ответы на некоторые вопросы, которые они оставили незаполненными, амнезию на некоторые из их правильных ответов и фальсификацию памяти на другие правильные ответы. Новый тест должен был проверить результаты через две недели.
Вторым экспериментом должно было стать внедрение гипнотических внушений для совершения простых действий, таких как выход из лаборатории за покупкой какого-то определенного товара, которые должны были быть спровоцированы предложенным временем, произнесенным словом или взглядом. Испытуемых должны были опросить позже. "Можно ожидать, - писал Шапиц, - что они рационализируют свое поведение и считают, что оно совершается по их собственной воле".
В третьем тестировании испытуемым предлагалось пройти два личностных теста. Затем неоднократно предлагались различные ответы на определенные вопросы, а также предлагались непатологические изменения личности, которые должны были быть оценены с помощью нового тестирования через месяц. В некоторых случаях испытуемых предварительно гипнотизировали, заставляя говорить во сне, чтобы микроволновый программатор мог передавать команды мыслям, уже находящимся в мозгу. Наконец, будут предприняты попытки произвести стандартные тесты глубокого гипнотического транса, такие как мышечная ригидность, только с помощью микроволновых лучей.
Естественно, поскольку эта информация была добровольно обнародована в соответствии с Законом о свободе информации, ее следует воспринимать как соляной столб. Результаты не были обнародованы, так что работа, возможно, была неубедительной, и планы, возможно, были обнародованы для того, чтобы убедить Советы и нашу собственную общественность в том, что возможности Америки по контролю над сознанием больше, чем они есть на самом деле. С другой стороны, фактические данные могут настолько опережать этот исследовательский план, что он был достаточно простым для выпуска в соответствии с требованиями FOIA.
Сколько возможностей ЭМИ-оружия на самом деле было разработано и / или использовано? Те, кто не посвящен в секретную информацию, не имеют возможности узнать. Слухов ходит множество. Борис Спасский утверждал, что проиграл чемпионат мира по шахматам Бобби Фишербу, потому что его бомбардировали лучами замешательства. Я припоминаю, что слышал об одном секретном американском эксперименте, в ходе которого ученому якобы были выданы приглашения на три конференции, чтобы он каждый раз выступал с одной и той же презентацией. Первый сеанс прошел нормально, но на последних двух его облучили ELF-волнами, как сообщается, чтобы вызвать отток кальция у Ади, и он стал сбитым с толку и неэффективным.
Еще один выпуск FOIA Разведывательного управления Министерства обороны в 1976 году может оказаться показательным. Подготовленная Рональдом Л. Адамсом и Э. А. Уильямсом из Battelle Columbus Laboratories, она озаглавлена "Биологические эффекты электромагнитного излучения (радиоволн и микроволн) в коммунистических странах Евразии". Опубликованные страницы просто повествуют об открытиях Аллена Фрея, не упоминая его имени, подразумевая вместо этого, что только красные могли быть настолько подлыми, чтобы исследовать подобные вещи для использования в качестве оружия. Сразу после упоминания о феномене утечки из-за гематоэнцефалического барьера был удален абзац, за которым последовало соблазнительное предложение: "Вышеупомянутое исследование рекомендовано к прочтению тем потребителям, которые заинтересованы в применении микроволновой энергии для изготовления оружия". Даже без этого документа, учитывая неуклонные темпы развития вооружений, мы должны были бы быть очень наивными, чтобы предполагать, что Соединенные Штаты не обладают электромагнитным арсеналом.
Однако Советы, возможно, уже используют свой сигнал в масштабах, намного превосходящих масштабы московского сигнала. Во время празднования двухсотлетия США 4 июля 1976 года по всему миру был услышан новый радиосигнал. С тех пор он более или менее непрерывно звучит в эфире. Меняясь вверх и вниз на частотах от 3,26 до 17,54 мегагерц, он подвергается импульсной модуляции со скоростью несколько раз в секунду, поэтому звучит как циркулярная пила или дятел. Вскоре его отследили до огромного передатчика под Киевом в Советской Украине.
Сигнал настолько силен, что заглушает все остальное на своей длине волны. Когда это впервые появилось, Международный союз электросвязи ООН выразил протест, поскольку это создавало помехи нескольким каналам связи, включая аварийные частоты для самолетов, выполняющих трансокеанские рейсы. Теперь дятел оставляет "дыры"; перемещаясь вверх и вниз по спектру, он пропускает важные частоты. В настоящее время сигнал поддерживается за счет огромных затрат в общей сложности семью станциями, семью самыми мощными радиопередатчиками в мире.
В течение года или двух после того, как дятел начал постукивать, от людей в нескольких городах Соединенных Штатов и Канады, в первую очередь в юджине, штат Орегон, поступали постоянные жалобы на необъяснимые симптомы. Ощущения — давление и боль в голове, беспокойство, усталость, бессонница, нарушение координации и онемение, сопровождающиеся пронзительным звоном в ушах, — были характерны для сильного радиочастотного или микроволнового облучения. В штате Орегон, между Юджином и Корваллисом, был зафиксирован мощный радиосигнал с частотой 4,75 мегагерц на более высоких уровнях в воздухе, чем на земле. Было выдвинуто несколько неудовлетворительных теорий, включая излучение от поврежденных зимой линий электропередачи, но большинство инженеров, изучавших сигнал, пришли к выводу, что это было проявление дятла. Была выдвинута идея, что он направляется в Орегон с помощью увеличительного передатчика Теслы. Этот аппарат, изобретенный Николой Теслой во время его экспериментов по беспроводной глобальной передаче энергии на рубеже веков в лаборатории недалеко от Пайкс-Пик, на Западе изучен недостаточно. Сообщается, что это позволяет передатчику передавать радиосигнал через землю в любую желаемую точку на ее поверхности, сохраняя при этом или даже увеличивая мощность сигнала по мере его появления. Пол Бродо предположил, что, поскольку компания TRW однажды предложила систему связи Navy ELF с использованием существующей 850-мильной линии электропередачи, которая заканчивалась в Орегоне, феномен Юджина, возможно, был взаимодействием между трансляцией военно-морского флота и советскими помехами.
Как бы то ни было, дятел продолжает работать, и есть несколько тревожащих возможностей относительно его основного назначения. Бывший начальник военно-морских исследований в частном порядке отверг идею о том, что это направлено против населения США. Однако Роберт Бек, физик из Лос-Анджелеса, который регулярно выступает в качестве консультанта Министерства обороны, сказал мне, что сигнал имеет тройную цель. Он сказал, что он действует как примитивный загоризонтный радар, который засек бы массированный первый удар американских ракет, если бы советские спутники-шпионы и другие детекторы были выведены из строя. Во-вторых, модуляции сигнала являются средством связи ELF с подводными лодками под водой. В-третьих, он утверждал, что сигнал имеет биологический побочный продукт, о котором он пообещал предоставить дополнительную информацию. Конечно, я там не был
с тех пор мне удалось связаться с ним.
Однако можно сделать несколько обоснованных предположений. Исследование Адея предполагает, что лучший способ передать животному сигнал ELF - это сделать его импульсной модуляцией высокочастотного радиосигнала. Это именно то, что представляет собой дятел. В пределах своего частотного диапазона он мог быть передан в любую точку мира, где был бы принят и повторно излучен энергосистемой в пункте назначения.
Рэймонд Дамадиан выдвинул теорию, что сигнал дятла предназначен для индукции ядерного магнитного резонанса в тканях человека. Дамадиан, радиолог из Бруклинского медицинского центра Downstate Medical Center, запатентовал первый ЯМР-сканер - устройство, которое дает изображение внутренних органов, аналогичное томографам CAT, но использующее магнитные поля, а не ядерное излучение. Как упоминалось ранее в этой главе, ЯМР может значительно усилить метаболические помехи от электрозаполнения или ЭМИ-оружия. Мария Райхманис рассчитала частоту пульса, которая потребовалась бы для этого с радиосигналом в диапазоне дятла, и она получила диапазон, основанный на том же старом альфа-ритме в 10 Герц. И на самом деле, импульс сигнала обычно имеет примерно такую частоту, хотя часто это двухчастная модуляция 4 + 6, 7 + 3 и так далее. Таким образом, имеющиеся данные свидетельствуют о том, что "Русский дятел" представляет собой многоцелевое излучение, сочетающее связь с подводной лодкой и экспериментальную атаку на американский народ. Это может быть направлено на увеличение заболеваемости раком, затруднение способности принимать решения и / или посеять замешательство и раздражение. Это может быть успешным.
До меня продолжают доходить упорные слухи об американских передатчиках, установленных для того, чтобы попытаться нейтрализовать сигнал русских или аналогичным образом повлиять на их народ. В 1978 году Стефан Реднип, американский репортер, живущий в Англии, заявил о доступе к похищенным документам ЦРУ, доказывающим существование программы под названием Operation Pique, которая включала передачу радиосигналов из ионосферы для воздействия на психические функции людей в отдельных районах, включая восточноевропейские ядерные установки.
Все это слишком похоже на необъявленную электромагнитную войну. Однако постоянно поступают жалобы на то, что американским усилиям странным образом препятствуют. Например, вскоре после сфальсифицированного отчета Национальной академии наук по проекту "Моряк" военно-морской флот направил делегацию на встречу в Агентство национальной безопасности, чтобы пожаловаться на предполагаемый "разрыв в zap" между Соединенными Штатами и СССР и попросить других делегатов выделить больше средств на исследования по превращению нетепловых эффектов ЭМИ в оружие. По словам одного из моих контактов в ВМС, АНБ направило нескольких "экспертов", которые никогда не проводили никаких исследований по ЭМИ и которые твердо посоветовали ВМС отказаться от своей программы. Позже он высказал те же подозрения, которые я уже слышал от других: учитывая якобы активную советскую программу исследований электрооружия и недостаточное финансирование нашей, он пришел к выводу, что в американском военно-научном истеблишменте, возможно, в самом АНБ, есть кто-то, занимающий высокое положение, кто мешает нам приобрести какую-либо четкую компетенцию в этой области.
К сожалению, мой источник, который служил топором для прекращения финансирования исследований об экологических опасностях электроразведки, не является в полной мере надежным. Жалобы на "крота" могут легко послужить прикрытием для крупной и интенсивной американской программы создания электромагнитных вооружений. То, что происходит нечто большее, чем кажется на первый взгляд, ясно из моего последнего общения с Дитрихом Бейшером. В 1977 году Erie Magnetics Company из Буффало, штат Нью-Йорк, спонсировала небольшую частную конференцию, и мы с Бейшером оба планировали присутствовать. Незадолго до встречи он позвонил мне. Без предисловий или объяснений он выпалил: "Я у телефона-автомата. Я не могу долго говорить. Они наблюдают за мной. Я не смогу прийти на встречу или когда-либо снова общаться с тобой. Прости. Ты был хорошим другом.До свидания." Вскоре после этого я позвонил в его офис в Пенсаколе, и мне сказали: "Извините, здесь нет никого с таким именем", совсем как в фильмах. Парень, который десятилетиями проводил там важные исследования, просто исчез.
Решающим моментом для меня является то, что обе стороны, возможно, вступают в военные действия, последствия которых для всей биосферы пока никто не может предвидеть. Даже если Советы начали электромагнитную войну, а мы совершенно не готовы дать отпор, я сомневаюсь, что простое наращивание сил и ответный удар - лучший способ для нашего собственного выживания.
Степень опасности лучше всего можно драматизировать, рассмотрев последнее потенциальное оружие. Примерно в 1900 году Никола Тесла предположил, что ELF- и VLF-излучение может проникать в магнитосферу, магнитное поле в космосе вокруг Земли, и изменять его структуру. Недавно его правота была доказана.
магнитосфера и ее пояса Ван Аллена из захваченных частиц производят множество видов ЭМИ. Поскольку первоначально они изучались с помощью аудиоусилителей, первые обнаруженные виды примерно в 1920 году получили причудливые названия, такие как whistlers, dawn chorus и lion roars. Многие из них возникают в результате ОНЧ-волн, создаваемых молнией, которые отражаются взад и вперед от полюса к полюсу вдоль "магнитных каналов" в магнитосфере. Этот резонанс чрезвычайно усиливает исходные ОНЧ-волны.
Спутниковые измерения доказали, что искусственная энергия от линий электропередачи аналогичным образом усиливается высоко над землей - явление, известное как гармонический резонанс линии электропередачи (PLHR). Радио- и СВЧ-энергия также находит отклик в магнитосфере. Эта усиленная энергия взаимодействует с частицами в поясах Ван Аллена, производя тепло, свет, рентгеновские лучи и, что наиболее важно, "выпадение" заряженных частиц, которые служат ядрами для дождевых капель.
Недавняя работа с зондирующими ракетами позволила сопоставить конкретные области такого осаждения ионов с энергией конкретных радиостанций и установила, что просеивание заряженных частиц обычно происходит к востоку от источника ЭМИ, следуя общему смещению погодных условий на восток. В 1983 году измерения, проведенные метеорологическими спутниками Ariel 3 и 4, показали, что огромное количество PLHR над Северной Америкой создало постоянный канал из магнитосферы в верхние слои воздуха, что привело к непрерывному выделению ионов и энергии по всему континенту. Представляя эти данные на симпозиуме по электромагнитной совместимости в Цюрихе в марте 1983 года, К. Буллоу напомнил аудитории, что грозы над Северной Америкой в период с 1930 по 1975 год происходили на 25 процентов чаще, чем с 1900 по 1930 год, и предположил, что причиной тому были повышенные уровни энергии в верхних слоях атмосферы.
С середины 1970-х годов резко участились наводнения, засухи и сопутствующие им трудности из-за непостоянных, аномальных погодных условий. Представляется вероятным, что они были частично вызваны электронаполнением и, возможно, усилены, намеренно или нет, сигналом советского дятла. В настоящее время представляется возможным вызвать катастрофическое изменение климата в целевой стране, и даже без такой борьбы с погодой продолжающееся расширение системы электроснабжения угрожает жизнеспособности всей жизни на земле.
Важнейшие соединения.
Может быть трудно убедить себя в том, что то, чего мы не можем увидеть, услышать, потрогать, попробовать на вкус или понюхать, все еще может причинять нам такую ужасную боль. Тем не менее, с этим фактом нужно смириться, точно так же, как мы научились здоровому страху перед ядерной радиацией. Некоторые ученые, некоторые из которых, возможно, действуют в рамках программы преднамеренной дезинформации, продолжают говорить общественности, что мы до сих пор не знаем, представляет ли электромагнитное загрязнение угрозу для здоровья человека. Это просто неправда. Конечно, нам нужно знать больше, но множество рисков хорошо задокументировано.
Три опасности затмевают все остальные. Первый из них был окончательно доказан: электромагнитные поля ELF, вибрирующие с частотой от 30 до 100 Герц, даже если они слабее, чем земное поле, нарушают сигналы, которые поддерживают наши биологические циклы в правильном ритме; результатом является хронический стресс и снижение сопротивляемости болезням. Во-вторых, имеющиеся данные убедительно свидетельствуют о том, что регулирование процессов роста клеток нарушается из-за электролитического загрязнения, что увеличивает частоту развития рака и приводит к серьезным репродуктивным проблемам. Электромагнитное оружие представляет собой третий класс опасностей, кульминацией которого является манипулирование климатом на уровне невежества ученика чародея.
Могут быть и другие опасности, менее четко очерченные, но не менее реальные. Все города, по самой своей природе являющиеся электрическими центрами, представляют собой джунгли взаимопроникающих полей и радиации, которые полностью заглушают фоновую пульсацию земли. Является ли это основной причиной того, что так много из них превратились в джунгли и в другом смысле? Является ли это частичным объяснением того факта, что уровень самоубийств в возрасте от пятнадцати до двадцати четырех лет вырос с 5,1 на 100 000 в 1961 году до 12,8 в 1981 году? Может быть, это невидимая и поэтому упускаемая из виду причина, по которой так много правительственных лидеров, работающих в центрах самых мощных электромагнитных сетей, последовательно принимают решения, противоречащие наилучшим интересам каждого существа на земле? Является ли подсознательный стресс от электронного смога неправильно истолкованным как постоянные угрозы извне — от других людей и других правительств? Кроме того, если ноосфера Тейяра де Шардена существует, наши искусственные поля должны многократно маскировать ее, буквально отделяя нас от коллективной мудрости жизни. Это не означает игнорирования очевидного факта зла, но часто кажется, что должна быть какая-то другая причина, по которой сегодняшняя правящая элита так стремится поставить весь мир на грань стольких различных видов разрушения. Может быть, они в буквальном смысле больше не слышат землю.
Всех беспокоит ядерное оружие как самая серьезная угроза нашему выживанию. Его опасность действительно непосредственна и непреодолима. Однако в долгосрочной перспективе я считаю, что абсолютным оружием является манипулирование нашей электромагнитной средой, потому что это незаметно и поражает саму сердцевину жизни. Здесь мы имеем дело с самым важным научным открытием в истории - с природой жизни. Даже если мы переживем химическую и атомную угрозы нашему существованию, существует большая вероятность того, что растущее электронаполнение может привести к необратимым изменениям, ведущим к нашему вымиранию, прежде чем мы даже осознаем их.
Вся жизнь пульсирует во времени на земле, и наши искусственные поля вызывают аномальные реакции у всех организмов. Магнитные инверсии, возможно, привели к "великим смертям" прошлого, нарушив биоциклы, что привело к стрессу, бесплодию, врожденным дефектам, злокачественным новообразованиям и нарушению функции мозга. Человеческая деятельность вполне могла за три десятилетия повторить то, на что в противном случае потребовалось бы пять тысяч лет, чтобы развиться во время следующего разворота. Что мы будем делать, если число детей с деформациями возрастет до 50 процентов, если уровень заболеваемости раком достигнет 75 процентов? Сможем ли мы прекратить это?
Каким-то образом эти опасности должны быть раскрыты настолько убедительно, чтобы о них стало известно всему населению мира. Ученые должны начать задавать вопросы и искать ответы на них, поднятые в этой главе, независимо от того, как это повлияет на их карьеру. Эти энергии слишком опасны, чтобы их можно было навсегда доверить политикам, военным лидерам и их комнатным собачкам-исследователям.
Поскольку наша цивилизация необратимо зависит от электроники, об отмене ЭМИ не может быть и речи. Однако в качестве первого шага к предотвращению катастрофы мы должны остановить внедрение новых источников электромагнитной энергии, пока мы исследуем биологическую опасность тех, которые у нас уже есть, с полнотой и честностью, которых до сих пор не хватало. Новые источники должны быть разрешены только после того, как их риски были оценены на основе знаний, полученных в ходе такого моратория.
При адекватном финансировании исследовательской программы мораторий должен длиться не более пяти лет, и последующие изменения почти наверняка могут быть осуществлены без серьезных экономических травм. Представляется возможным, что другая частота питания — скажем, 400 Герц вместо 60 — могла быоказаться намного безопаснее. Прокладка линий электропередачи и обеспечение их заземленными экранами уменьшили бы электрические поля вокруг них, и магнитное экранирование также возможно.
Основная часть изменений в области безопасности будет состоять из реформ в области энергоэффективности, которые принесут пользу экономике в долгосрочной перспективе. Эти новые направления были бы приняты много лет назад, если бы не противодействие энергетических компаний, озабоченных своей краткосрочной прибылью, и правительство, не желающее бросать им вызов. Многие бытовые приборы и устройства связи можно перепроектировать таким образом, чтобы они потребляли гораздо меньше энергии. Все энергоснабжение могло бы быть децентрализовано путем подачи электроэнергии из возобновляемых источников (ветер, текущая вода, солнечный свет, преобразование геотермальной и океанической тепловой энергии и т.д.) В местные распределительные сети. Это значительно снизило бы опасность за счет снижения требуемых напряжений и силы тока. В конечном счете, большинство опасностей, связанных с ЭМИ, можно было бы устранить путем разработки эффективных фотоэлектрических преобразователей, которые использовались бы в качестве основного источника питания в каждой точке потребления. Переход даже окупился бы сам по себе, поскольку были устранены факторы потерь при передаче электроэнергии на большие расстояния — не говоря уже об астрономических затратах на строительство и вывод из эксплуатации короткоживущих атомных электростанций. Безопасность не обязательно подразумевает отказ от наших полезных машин.
Очевидно, что, учитывая нынешний военно-технический контроль над обществом в большинстве частей мира, достичь такой разумной эффективности будет чрезвычайно трудно. Тем не менее, мы должны попытаться. Электромагнитная энергия ставит перед нами ту же задачу, что и ядерная энергия: наше выживание зависит от способности честных ученых и других людей доброй воли разорвать военно-промышленную мертвую хватку наших политических институтов.
Постскриптум: Политология.
Важное научное новшество редко проявляется путем постепенного завоевания и обращения в свою веру его противников: редко случается, чтобы Савл становился Павлом. Что действительно происходит, так это то, что ее противники постепенно вымирают и что подрастающее поколение знакомится с этой идеей с самого начала.
—Макс Планк
Бесстрастный философ, исследующий природу из чистой любви к знаниям, целеустремленный алхимик, слоняющийся по уединенной базе в поисках эликсиров, которые принесут пользу всему человечеству, - эти идеалы больше не соответствуют большинству ученых. Даже стереотип о Фаусте, мечтающем о демонической силе, устарел, поскольку большинство ученых сегодня сверхспециализированы и анонимны, хотя наука в целом несколько мефистофелевская в своем пренебрежении результатами своих знаний. Это тяжеловесный зверь, вносящий огромные изменения в наш образ жизни, но мучительно медленно меняющий свои собственные привычки и точки зрения, когда они устаревают.
Общественное представление об ученом остается наиболее близким к его образу философа — холодного и логичного, принимающего решения исключительно на основе фактов, неподвластного эмоциям. Самый распространенный страх непрофессионала перед учеными - это отсутствие у них человеческих чувств. За двадцать пять лет своих исследований я убедился, что это неправда, но утешать меня не стоит. Иногда я замечал у них благородные порывы нашего вида, но я также обнаружил, что ученые как группа по меньшей мере так же подвержены человеческим недостаткам, как и люди из других слоев общества.
Так было на протяжении всей истории науки. Многие, возможно, даже большинство его практикующих были жадными, жаждущими власти, стремящимися к наживе, догматичными, напыщенными ослами, не гнушавшимися политическими уловками и откровенной ложью, обманом и воровством. Примеров предостаточно с самого начала. Сэр Фрэнсис Бэкон, который в 1620 году сформулировал экспериментальный метод, на котором с тех пор основан весь технический прогресс, не только забыл упомянуть о своем значительном долге Уильяму Гилберту, но, по-видимому, плагиировал некоторые работы своего предшественника, публично принижая их. Аналогичным образом Эмиль Дюбуа-Реймон основал свою собственную электрическую теорию нервного импульса на работах Карло Маттеуччи, а затем попытался высмеять своего наставника и присвоить себе все заслуги.
Многие гении были уничтожены людьми менее талантливыми, защищавшими статус-кво. Игнац Земмельвейс, венгерский врач, практиковавший в Вене в середине девятнадцатого века, требовал, чтобы его коллеги и подчиненные по госпиталям мыли руки, особенно когда переходили из отделений вскрытия и лазарета в благотворительное родильное отделение, которым он руководил. Когда заболеваемость послеродовой лихорадкой и, как следствие, смертность резко снизились и стали значительно ниже, чем в родильном отделении для богатых женщин, что доказало важность чистоты еще до Пастера, Семелвейс была уволена и очернена. Лишившись средств к существованию, вскоре после этого он покончил с собой.
Главной фигурой, десятилетиями отстаивавшей кредо о невозможности дедифференцирования, был Пол Вайс, который доминировал в биологии, говоря то, что хотели услышать его сверстники. Вайс ошибался, но на этом пути ему удалось прервать ряд карьер.
В течение многих лет Американская медицинская ассоциация презирала идею заболеваний с дефицитом витаминов и называла ЭЭГ электронным шарлатанством. Даже сегодня этот августейший орган утверждает, что питание в принципе не имеет отношения к здоровью. Как заметил итальянский экспериментатор конца восемнадцатого века аббат Альберто Фортис в письме, упрекая Спалланцани в его непредубежденной позиции в отношении биолокации: "... насмешки никогда не помогут в развитии истинного знания".
В прошлом эти недостатки характера не могли полностью помешать признанию научных истин. Обе стороны в споре будут бороться с одинаковой яростью, и та, у кого больше доказательств, обычно рано или поздно побеждает. Однако за последние четыре десятилетия изменения в структуре научных учреждений привели к тому, что ситуация стала настолько неблагоприятной для истеблишмента, что это препятствует прогрессу в здравоохранении и не позволяет по-настоящему новым идеям получить справедливое признание практически при любых обстоятельствах. Нынешняя система, по сути, является догматической религией с самовоспроизводящимся священством, посвященным только сохранению нынешних ортодоксий. Система вознаграждает подхалимов и наказывает провидцев в степени, не имеющей аналогов в четырехсотлетней истории современной науки.
Такая ситуация возникла из-за того, что исследования сейчас настолько дороги, что оплачивать их могут только правительства и транснациональные корпорации. Средства распределяются агентствами, укомплектованными и управляемыми бюрократами, которые сами не являются учеными. Поскольку эта система развивалась после Второй мировой войны, естественно, возник вопрос о том, как эти невежественные в научном отношении чиновники должны были выбирать между конкурирующими заявками на получение гранта. Логичным решением было создать группы ученых для оценки запросов в своих областях, а затем консультировать бюрократов.
Этот метод основан на наивном предположении, что ученые действительно более беспристрастны, чем другие люди, поэтому результат можно было предсказать десятилетия назад. Как правило, проекты, предполагающие поиск доказательств в поддержку новых идей, не финансируются. Большинство комитетов по проверке не одобряют ничего, что могло бы оспорить выводы, сделанные их членами, когда они были молодыми исследователями, создавшими текущие теории, в то время как проекты, потворствующие эго этих пожилых людей, получают щедрую поддержку. В конце концов те, кто играет в эту игру, становятся новыми членами группы сверстников, и таким образом система увековечивает саму себя. Как заметил Эрвин Чаргафф, "Это постоянное отключение финансовых кранов приводит к эффекту Павлова", и большинство исследований становятся простым топтанием на месте, направленным на получение денег, а не на поиск чего-то нового. Интуитивный "приступ безумия", стремление проверить догадку, которое является источником всех научных прорывов, систематически исключается.
Было даже проведено научное исследование, документирующее, как выбор, сделанный системой экспертной оценки, почти полностью зависит от того, благожелательно или враждебно относятся эксперты к выдвигаемой гипотезе. Как и положено, Национальная академия наук, спонсировавшая исследование, скрывала его результаты в течение двух лет.
Членство даже в нескольких экспертных советах вскоре закрепляет за человеком статус в "клубе старых парней" и приводит к другим преимуществам. Рукописи, отправленные в научные журналы, проверяются на достоверность так же, как и заявки на получение гранта. А кто может лучше оценить статью, чем те же самые выдающиеся эксперты, которым предстоит беречь свои лавры? Публикация принимается как доказательство того, что эксперимент имеет какую-то базовую ценность, и без нее работа идет ко дну без всяких последствий. Таким образом, круг замыкается, и революционер, из идей которого исходят все новые научные концепции, оказывается снаружи. Дональд Гудвин, заведующий кафедрой психиатрии Канзасского университета и новаторский исследователь алкоголизма, даже сформулировал это в форме закона раздражения: "Если это тривиально, вы, вероятно, можете его изучить. Если это важно, ты, вероятно, не сможешь ".
Возникло еще одно непредвиденное злоупотребление, которое снизило качество подготовки в медицинских вузах. По мере развития системы экспертной оценки учебные заведения увидели прекрасную возможность. Если правительство хотело, чтобы все эти исследования проводились, почему бы им не помочь школам с их сверхзадачей, такой как жилье, коммунальные услуги, бухгалтерия и, в конечном счете, помощь исследователям, которые были частью профессорско-преподавательского состава? Приток денег подорвал академические ценности. Возникла идея, что лучший преподаватель - это лучший исследователь, а лучшим исследователем является тот, кто получает самые большие гранты. Медицинская школа стала в первую очередь питомником исследователей и лишь во вторую очередь местом обучения будущих врачей. Чтобы выжить в академических кругах, вы должны получить финансирование, а затем и публикацию. Эпидемия мошеннических отчетов — и я полагаю, что был обнаружен лишь небольшой процент фактической подделки — является красноречивым свидетельством давления с целью сделать имя в лаборатории.
Сегодня остается мало мест для тех, чьи таланты заключаются в преподавании и клинической работе. Многие люди, которым наплевать на исследования, все равно вынуждены ими заниматься. В результате и медицинские журналы, и преподавательский состав тонут в посредственности.
Наконец, мы должны добавить к этим факторам покупку науки военными. Называть это формой проституции - оскорбление старейших
профессия. Почти две трети федерального исследовательского бюджета 1984 года в 47 миллиардов долларов пошли на военные работы, а в области биоэлектричества эта доля была еще выше. В то время как военные спонсоры часто допускают больше технических инноваций, чем другие, их сотрудники должны держать язык за зубами по поводу экологических опасностей и других моральных проблем, которые связывают науку с более широкими интересами цивилизации. В долгосрочной перспективе даже рост чистого знания (если такое вообще существует) не сможет процветать за этим сетчатым забором.
Если кто-то действительно начинает еретический проект, есть несколько способов справиться с угрозой. Гранты ограничены, обычно сроком на один или два года. Затем экспериментатор должен повторно подать заявку. Каждая заявка представляет собой объемистый документ, заполненный бланками, напечатанными мелким шрифтом, и бессмысленным бюрократическим жаргоном, требующий многих дней сбора данных и "творческого написания". Некоторым исследователям это может просто надоесть, и они уволятся. В любом случае, они должны каждый раз проходить одну и ту же проверку на равных. Самый простой способ пресечь проблему в зародыше - отказаться от финансирования или не допускать публикации отчетов в крупных журналах с помощью анонимных оценочных суждений рецензирующих комитетов. Вы всегда можете найти что-то неправильное в предложении или рукописи, независимо от того, насколько хорошо она написана или безупречна с научной точки зрения.
Решительные повстанцы используют партизанскую тактику. Финансовых агентств так много, что левая рука часто не знает, что делает правая. Предложение может попасть в малоизвестную комиссию, члены которой еще не осознают опасности. Снежный вихрь бумаги, производимый исследовательским учреждением, потребовал основания множества новых журналов по каждой специальности. Некоторые из них будут принимать работы, которые автоматически будут отклонены крупными компаниями. Кроме того, есть искусство в написании заявки на грант, которая соответствует принятым рекомендациям, без точного указания того, что исследователи намерены делать.
Если этим методам удается продлить отступничество, истеблишмент обычно оказывает давление через школы. Успешные ученые почти всегда являются истинно верующими, которые рады выслужиться, помогая отказывать в приеме на работу "сомнительным" исследователям или преследуя их различными способами. Например, в 1950 году Гордон А. Этуотер был уволен с поста председателя астрономического отдела Американского музея естественной истории и куратора планетария Хейдена за публичное высказывание о том, что идеи Иммануэля Великовского должны быть беспристрастно рассмотрены. В том же году первая книга Великовского "Миры в столкновении" была отозвана его издателем (Macmillan), хотя она и стала бестселлером, потому что группа влиятельных астрономов во главе с Харлоу Шепли из Гарварда пригрозила бойкотировать отдел учебников, на долю которого приходилось две трети продаж компании. Независимо от того, что кто-то может думать о выводах Великовского, такого рода закулисные убеждения не являются наукой.
По мере эскалации конфликта вольнодумец в наморднике часто обращается непосредственно к общественности, чтобы распространять пагубные доктрины. В этот момент перчатки снимаются. Уже ставший громоотводом для гнева равных олимпийцев, будущий Прометей корчится от нападок на его или ее честность, научную компетентность и личные привычки. Голуби Зевса покрывают новые идеи своим пометом и проводят сфальсифицированные эксперименты, чтобы опровергнуть их. В крайних случаях правительственные учреждения, укомплектованные персоналом и консультируемые истеблишментом, начинают судебное преследование, такое как судебный процесс и тюремное заключение, которые положили конец карьере и жизни Вильгельма Райха.
В какой-то момент во время или после битвы обычно становится очевидным, что иконоборец был прав. Затем контратака переходит к пересмотру истории. Члены истеблишмента публикуют статьи, в которых заявляют о новых идеях для себя и опускают все ссылки на истинного автора. Имя еретика вспоминают только в связи со снисходительной фразой, в то время как его или ее собственные исследовательские программы, если таковые сохранились, прекращены, а персонал разогнан. Факты этого дела в конце концов всплывают, но только с огромной затратой времени и энергии новатора.
Тем, кто не пробовал руководить лабораторией, эти слова могут показаться грубыми, невероятными, даже параноидальными. Тем не менее, эти тактики являются обычными, и у меня был личный опыт работы с каждой из них.
Я почувствовал вкус реального мира во время своей самой первой исследовательской вылазки. После Второй мировой войны я продолжил свое образование по программе GI Bill, но срок действия этих льгот истек в 1947 году. Я только что женился на сокурснице по имени Лилиан, которая привлекла мое внимание во время нашей первой ознакомительной лекции, и мне нужна была работа на лето, чтобы оплачивать расходы и вести домашнее хозяйство. Мне посчастливилось получить работу лаборанта в отделении хирургических исследований Медицинской школы Нью-Йоркского университета.
Я работал с Co Tui, который оценивал недавно опубликованный метод отделения отдельных аминокислот от белков в качестве шага
к концентрированию продуктов для отправки голодающим. Доктор Ко, крошечный человечек, чьи черные торчащие волосы, казалось, излучали энтузиазм, чрезвычайно вдохновил меня. Он был блестящим исследователем и хорошим другом. Вместе с ним я помог разработать методику анализа и начал использовать ее для изучения изменений в белках организма после операции.
Однажды утром я писал свою первую научную статью, когда шел на работу и обнаружил нашу лабораторию на тротуаре — все наше оборудование, заметки и материалы свалены в большую кучу. Мне сказали, что никто из нас там больше не работает; мы можем взять из кучи все, что захотим.
Главный секретарь рассказала мне, что произошло. Это было во время крупного сбора средств на строительство нынешнего медицинского центра Нью-Йоркского университета. Один из "общественных хирургов" собрал пожертвование в миллион долларов от одного из своих пациентов и проследил бы, чтобы оно поступило в фонд, если бы он мог выбрать нового профессора экспериментальной хирургии — сейчас. Так быстро Ко Туй и его люди исчезли. Я поклялся Лилиан: "Чем бы я ни занимался в медицине, я буду держаться подальше от исследований".
Я рад, что не смог сдержать свое обещание. Само исследование стоило того. Более того, я не хочу создавать впечатление, что я и мои единомышленники были одни против всего мира. Как раз тогда, когда казалось, что надежда потеряна, всегда находился важный человек, такой как Карлайл Джейкобсен или секретарь директора по поиску, который мог нам помочь. Однако с момента моего первого предложения измерить частоту травм у саламандр я обнаружил, что исследование будет означать постоянную борьбу, и не только с администраторами.
Прежде чем я начал, мне пришлось решить техническую проблему с электродами. Даже два провода из одного и того же металла имели небольшие химические различия, что приводило к возникновению небольших электрических токов, которые могли быть неверно истолкованы как
исходящий от животного. Кроме того, малейшее давление на кожу животного вызывало токи. Никто не понимал почему, но они были. В более старой литературе я нашел описания серебряных электродов с нанесенным на них слоем хлорида серебра, которые, как сообщалось, усиливают ложные межэлектродные токи. Я сделал несколько, протестировал их, а затем прикрепил к ним небольшой отрезок мягкого хлопкового фитиля, который избавил от эффекта давления. Когда я записывал свои результаты, я кратко описал электроды. Позже мне позвонил известный нейрофизиолог, который хотел посетить лабораторию. "Очень мило", - подумал я. "Вот уже и признание". Его особенно интересовало, как изготавливаются и используются электроды. Несколько месяцев спустя, будь я проклят, если не нашел статью моего посетителя в одном из первоклассных журналов, описывающую этот новый и превосходный электрод, который он изобрел для измерения потенциалов прямого тока!
Пару лет спустя, когда мы с Чарли Бахманом искали диод с PN-переходом в кости, меня попросили выступить с докладом об электронике костей на встрече в Нью-Йорке. Среди слушателей были инженеры, физики, врачи и биологи. Было трудно разговаривать с такой разнообразной группой. Инженеры и физики знали все об электронике, но ничего о костях, биологи знали все о костях, но ничего об электронике, а врачей интересовало только терапевтическое применение. Во всяком случае, я ознакомился с некоторыми структурами костей для физиков и кое-какой электроникой для биологов, а затем перешел к описанию наших с Энди Бассеттом экспериментов по пьезоэлектричеству костей.
Мне, наверное, следовало бы сесть в этот момент, но я подумал, что было бы неплохо поговорить о нашей нынешней работе. Концепция выпрямителя показалась мне чрезвычайно интересной, и я подумал, что мы могли бы получить несколько полезных предложений от аудитории, поэтому я описал эксперименты, показывающие, что коллаген и апатит являются полупроводниками, и обсудил последствия. После каждого выступления отводилось короткое время для вопросов и комментариев, в целом вежливых и достойных. Однако, как только я закончил, известный исследователь-ортопед буквально подбежал к микрофону аудитории и выпалил: "Я никогда не слышал такого набора неадекватных данных и неправильных представлений. Это оскорбление для этой аудитории. Доктор Беккер не представил удовлетворительных доказательств наличия каких-либо полупроводниковых свойств в кости. Лучшее, что можно сказать, это то, что этот материал может быть полуизолятором ".
Полупроводники названы так потому, что их свойства помещают их между проводниками и изоляторами, так что вы вполне могли бы назвать их полуизоляторами; значение было бы тем же. Мой оппонент вел грубую игру. Говоря эти уничижительные вещи обо мне, он на самом деле соглашался с моим выводом, просто использовал другой термин.
Враждебность этого человека началась пару лет назад. Когда Энди Бассетт и я закончили нашу работу над пьезоэлектрическим эффектом в кости, мы написали ее, отправили в научный журнал, и она была принята. Без нашего ведома этот парень работал над тем же самым, но не продвинулся в своих экспериментах так далеко, как мы. Каким-то образом он узнал о нашей работе и ее предстоящей публикации. Он позвонил Энди и попросил нас отложить наш отчет до тех пор, пока он не будет готов опубликовать свои собственные данные. Энди позвонил мне, чтобы обсудить это. То, что имеет значение в научной литературе, является приоритетным; он просил нас отказаться от этого. У его просьбы не было никаких этических оснований, и мне бы никогда не пришло в голову просить его об отсрочке, если бы ситуация была обратной. Я сказал: "Ни за что в жизни". Наша статья была опубликована, и мы приобрели "друга" на всю жизнь.
Теперь он был у микрофона, пытаясь сорвать мою презентацию небольшой двусмысленной двусмысленностью. Я подумал: "Должно быть, он снова выполняет ту же работу, что и мы. Если он выиграет этот поединок, у меня будут проблемы с публикацией моих данных, а у него будет свободное поле для своих". Вместо того, чтобы защищать данные, я объяснил, что полуизолятор и полупроводник - это одно и то же. Я сказал, что удивлен, что он этого не знал, но я ценю его одобрение моих данных! Кто-то еще в аудитории встал в поддержку моей позиции, и кризис миновал. Лаборатория - не единственное место, где ученый должен оставаться начеку.
В 1964 году, вскоре после того, как Национальный институт здравоохранения одобрил грант на нашу дальнейшую работу в области костей, я получил премию Уильяма С. Миддлтона за выдающиеся исследования. Это забавная маленькая история сама по себе. Награда присуждается Центральным офисом VA (VACO), члены которого уже определились со мной, но кандидаты должны быть выдвинуты региональными должностными лицами, и местные власти решили, что я не должен ее получить. В конце концов ВАКО пришлось приказать им выдвинуть мою кандидатуру.
Эта награда позволила мне получать зарплату из Вашингтона, а не из Сиракуз, и из-за давления ВАКО вскоре я был назначен местным руководителем исследований, заменив человека, который подписывал все бумаги сразу. Я был полон решимости навести порядок в исследовательском центре и провел ряд реформ, таких как публичное раскрытие информации о распределении финансирования и требованиях к производительности, независимо от того, насколько выдающимся исследователем может быть. Многие реформы были приняты во всей системе VA. Однако они не сделали меня более популярным. В течение следующих нескольких лет медицинская школа постоянно оказывала давление с требованием выделить средства на исследования VA для людей, которые, по моему мнению, не представляли особой ценности для самой программы VA; таким образом, эти деньги были бы грантом школе. Я знал, что, если я не справлюсь, меня в конечном итоге снимут с должности руководителя исследования. В этом случае я вернусь к зарплате местного врача, и моя исследовательская программа снова окажется под угрозой срыва. Поэтому в начале 1972 года я подал заявление на должность медицинского исследователя в исследовательской системе VA, должность, на которой я мог бы посвящать исследованиям до трех четвертей своего времени. Меня приняли. Работа должна была начаться через несколько месяцев; тем временем я продолжал работать руководителем отдела исследований.
Очевидно, мое новое назначение ускользнуло от внимания моих местных оппонентов. Я принял несколько приглашений выступить в университетах Юга и объединил их все в недельную поездку. Я ушел из офиса на день раньше, чтобы подготовить материал и собрать вещи. Когда я был еще дома, позвонила моя секретарша. Она плакала и сказала, что только что получила уведомление об увольнении меня с поста руководителя исследовательского отдела и назначении на работу дежурным врачом в приемном покое. Это не только закрыло бы нашу лабораторию, но и помешало бы мне заниматься ортопедической хирургией.
Это был хороший маневр, но, к счастью для меня, он не был законным. Как медицинский следователь, я мог быть уволен только Вашингтоном, и вскоре местный начальник штаба получил письмо от ВАКО с приказом восстановить меня в должности.
Вскоре я тоже начал попадать в какие-то "списки врагов" на национальном уровне. В декабре 1974 года я получил известие, что наш базовый грант NIH (тот, что на bone) не был продлен. Причины не были указаны. Это было крайне нерегулярно, поскольку кандидаты обычно получали "розовые листы", по крайней мере, с комментариями основного рецензента, чтобы они могли выяснить, что они сделали не так. Вместо этого мне сказали, что я могу написать исполнительному секретарю для получения "резюме" обсуждений.
Краткое содержание занимало половину страницы, напечатанной через двойные интервалы. В нем говорилось, что моему предложению не хватало ясности и направленности, а также что процедуры эксперимента не были прописаны достаточно подробно. Основная проблема, по-видимому, заключалась в том, что я планировал сделать больше, чем, по мнению рецензента, я мог бы сделать за те деньги, которые я запрашивал. Кроме того, мой отчет об исследовании периневральных клеток с Брюсом Бейкером был раскритикован как "скудный данными". В заявлении делался вывод: "С другой стороны, есть некоторые области, которые кажутся заслуживающими поддержки и достаточно хорошо описаны, например, исследования роста костей, регенеративный рост и эффекты электрического поля".
Я был, мягко говоря, озадачен. Темы, "заслуживающие поддержки", были как раз основными, над которыми мы работали. Это не имело никакого смысла, пока я не сообразил, что это произошло сразу после того, как я помог написать первый отчет Sanguine report и начал давать показания об опасностях, связанных с линиями электропередач, перед Комиссией по государственной службе Нью-Йорка. Возможно, Военно-морской флот оказывал давление на НИЗ, чтобы заставить меня замолчать.
Если кто-то на федеральном уровне пытался закрыть мне доступ еще в 1974 году, он забыл следить за всеми входами, потому что мое предложение того года по иглоукалыванию было одобрено. Первоначально я прикрепил это к основной заявке NIH, где ее раскритиковали как неуместную. Я просто отправил это в другую исследовательскую секцию, которая профинансировала это. Через год мы получили положительные результаты, описанные в главе 13, и я представил их на конференции NIH по акупунктуре в Бетесде, штат Мэриленд. Наше исследование было единственным, рассматривающим проблему со строго научной точки зрения, то есть исходя из проверяемой гипотезы, в отличие от эмпирического подхода, заключающегося в том, чтобы фактически втыкать иглы и пытаться решить, работают ли они. На основной вопрос NIH — реальна ли система точек и линий? — наша программа была единственной, кто дал однозначный ответ: да.
Тем не менее, когда в 1976 году возникла необходимость продления этого гранта, он тоже был прекращен. Указанные причины заключались в том, что мы опубликовали недостаточно данных и что обнаруженная нами электрическая система не имела никакого отношения к acu-проколу. Первое было явно неправдивым — мы опубликовали три статьи, еще две были в печати, и представили еще шесть других, — а второе было очевидным надувательством. Как кто-либо мог знать, что связано с иглоукалыванием, до того, как было проведено исследование? Я случайно познакомился с председателем секции изучения иглоукалывания NIH, поэтому написал ему письмо. Он сказал, что был удивлен, потому что сама группа была довольна нашим отчетом. К тому времени стало очевидно, что что-то происходит.
По состоянию на октябрь 1976 года у нас больше не было поддержки NIH. Поскольку денег оставалось все меньше, мы жонглировали бюджетами и сокращали расходы, чтобы покрыть наши издержки, и с помощью Дейва Мюррея, который теперь был заведующим отделением ортопедической хирургии медицинской школы, мы сохранили лабораторию неповрежденной и чрезвычайно продуктивной. На самом деле мы опубликовали больше исследований, чем когда не подвергались обстрелу.
Однако в начале того же года срок моего назначения на должность медицинского инспектора истек, и мне пришлось подать заявление повторно. В ответ пришло сообщение, что моя заявка "откладывается", то есть она была отклонена, но у меня была возможность немедленно подать повторную заявку. В сопроводительном письме директор Службы медицинских исследований Штата Вирджиния написала: "Хотя ваш прошлый послужной список и убедительные письма поддержки [экспертные оценки моей заявки] были признаны чрезвычайно благоприятными, широкое исследовательское предложение с отрывочными деталями техники и методологии не было признано заслуживающим одобрения". Так вот, в инструкциях для подачи заявок на участие в медицинском исследовании четко указано, что я должен был излагать прошлые достижения и указывать направления на будущее только в общих чертах. Вместо этого директор применяла критерии для начинающих соискателей гранта, только приступающих к исследованиям. Она предложила мне повторно подать предложение в другом формате.Но это бы не помогло. Даже если вторая заявка будет одобрена, деньги поступят через шесть месяцев после того, как лаборатория будет закрыта и наши пути разойдутся.
В этом отказе была еще одна странная вещь. К тому времени все федеральные агентства, предоставляющие гранты, должны были предоставить фактические отчеты (с удаленными именами) коллег, проводивших рецензирование. Три из четырех были длинными, подробными, хорошо продуманными документами в стандартном формате критики; они были аккуратно перепечатаны через один интервал на бланках "отчета рецензента" на элитной пишущей машинке. Одно из них было абсолютно щедрым на похвалы, в нем говорилось, что VA повезло, что я у них есть, и что предлагаемая работа, несомненно, внесет большой вклад в медицину. Другое было почти таким же хвалебным.
Одно имя было непреднамеренно оставлено на странице третьего обзора. Это было имя известного исследователя-ортопеда, с которым я годами не соглашался по поводу коммерциализации устройств для заживления костей. Поскольку наше взаимное пренебрежение было хорошо известно в ортопедической службе, я считаю, что директору было непростительно просить его рассмотреть мое заявление в первую очередь. Возможно, она ожидала от него более резкой критики. Он действительно жаловался, что предложение было недостаточно подробным. Однако его оценка была вполне справедливой, и он даже сказал, что предложенная мной работа имеет "фундаментальное значение для области роста и исцеления". Очевидно, что это привело к рекомендации для утверждения, но последнее предложение этого пункта было исключено.
Последний отзыв представлял собой полстраницы расплывчатых возражений, напечатанных через двойные интервалы на машинке pica без какого-либо подобия стандартного формата. Там была показательная ошибка ("корректирующая" ткань вместо соединительной ткани), которая показала, что автор прочитал мое предложение о подсказках, но на самом деле не знал, о чем оно. Самым странным из всех было формулирование этого псевдовидения: "[Предложение Беккера] является широким и размашистым по масштабу и содержит мало документации по технике и методологии. Однако, учитывая его прошлые заслуги и решительные письма поддержки, принятие решения следует отложить. ..." Директор использовала это почти слово в слово в своем письме.
У нее самой, конечно, не было мотивов для такого поведения. Я мельком встречался с ней несколько лет назад. В 1966 году она была назначена руководителем исследований в медицинском центре Буффало, Вирджиния, и посетила Сиракузы, чтобы посмотреть, как я организовал там программу. Наша беседа была приятной, но довольно безобидной.
Стимул пришел откуда-то извне. В 1982 году бывший начальник военно-морских исследований, с которым я подружился из-за нашего общего интереса к регенерации спинного мозга, сказал мне, что военно-морской флот протестовал против закрытия лаборатории. Он сказал, что это было преднамеренное действие, исходившее с какого-то уровня выше, чем VA, NIH или NAS. Где-то было принято решение "заткнуть этому парню рот", сказал он, но он хотел, чтобы я знал, что он и военно-морской флот не имели к этому никакого отношения. В какой-то момент борьбы Энди Марино позвонил мелкий чиновник из VA. Он сказал: "Послушайте, на нас оказывается ужасно большое давление, чтобы заставить вас, ребята, отстраниться. Не могли бы вы просто немного отступить, перестать говорить все эти вещи, просто как бы принизить значение публичных слушаний, в которых вы участвуете?" Это был разумный подход — "Мы всего лишь пытаемся вам помочь", — поэтому Энди потратил некоторое время, сочувствуя позиции этого парня. Затем, когда он, наконец, спросил его: "Откуда на тебя оказывается давление?" Энди получил
ответ: "В основном из Министерства обороны".
Примерно в то же время я получил четкое сообщение о происходящем от одного из ученых с "другой стороны", одного из тех, кто выполнял много хорошо финансируемой работы для военных, но мало публиковался. Во время перерыва на научном собрании я столкнулся с ним в пустом вестибюле. Оглянувшись через плечо, он отвел меня в сторону, к окнам, и сказал, что моя единственная проблема в том, что я предаю огласке. Он сказал, что он и все остальные из нас знали о существовании нетепловых эффектов и опасностей, но мы должны были держать это в секрете. Я ответил, что если никто не "предаст огласке" ситуацию, то ее никогда нельзя будет исправить и многие люди будут страдать напрасно. Он сказал мне, что это меня не касается, и предсказал, что мое отношение разрушит мою карьеру. Что ж, я мог согласиться с ним только по последнему пункту. Я согласился, что это, вероятно, уже произошло, но, по крайней мере, у меня была чистая совесть.
Вместо того чтобы сидеть и ждать палача, я попробовал открыть заднюю дверь. Я отправил подробное предложение meritreview, подобное тому, которое подают начинающие исследователи, во вновь созданную секцию исследований в области реабилитации. Однако вместо того, чтобы подать заявку через VACO, я направил ее через региональный офис VA в Бостоне.
Пока я ждал ответа, мне пришлось отражать еще одну атаку. Прежде чем давать показания на слушаниях в PSC, я уведомил своего руководителя. В присутствии юриста VA он лично сказал мне, что это как раз то, что VA хочет сделать для выполнения своих публичных обязательств, и он даже прислал мне письмо на этот счет. Затем, сразу после того, как я появился в "60 минутах" и рассказал о "Сангвинике", линиях электропередач и фальсификациях комитета NAS, я услышал, что Отдел кадров va расследует мое участие в несанкционированной работе - "свидетельствовании в правительственное время". Я пошел на слушания за свой счет, чтобы обсудить проблему общественного здравоохранения, но это не имело значения; они все еще обвиняли меня в воровстве у налогоплательщиков. Если бы обвинение было поддержано, мне пришлось бы выплатить часть своей зарплаты и грантов за все время, потраченное на исследование, подготовку и дачу показаний.
Вскоре в моем офисе появился шпион компании. Я знал, что все, что я скажу, будет передано прямо наверх, поэтому я упомянул, "только между нами", что я был в состоянии раскрыть нарушения, совершенные местной администрацией, которые были более серьезными, чем выдвинутые против меня обвинения. На следующий день мне позвонил директор: никакой проверки не планировалось; это были просто слухи; все это было большой ошибкой.
Вскоре я получил известие, что моя уловка с финансированием сработала. Предложение о реабилитации было одобрено обычным образом, и мы работали до 1979 года. Я уверен, что в ВАКО пришлось несладко, когда фанатичный лидер отряда обнаружил, что один из подчиненных директора позволил нам выскользнуть из петли. Однако я знал, что у нас не было ни малейшего шанса получить еще один грант, и я сказал всем заранее начать подыскивать другую работу. Что касается меня, я решил уйти на пенсию, как только получил соответствующее право в 1978 году. Я устал и был обескуражен. Не было почти никакого интереса к доказательствам, которые я собрал для периневральной системы постоянного тока, и я был почти уверен, что никогда не смогу проводить какие-либо исследования после того, как закончится этот последний грант.
Затем статья в журнале оказала некоторую поддержку, которая побудила меня продолжать еще некоторое время. В 1976 году Смитсоновский институт опубликовал статью под названием "Если тритон может отрастить новую конечность, возможно, сможем и мы". Автор, Роберт Бар, написал популяризированный, но точный отчет после того, как просмотрел научную литературу и нашел, среди прочего, наши статьи о регенерации конечностей крыс. Вскоре после этого мне позвонил Дон Ярборо, лоббист в конгрессе Американской ассоциации параличистов, группы людей, которые были недовольны распространенной в то время идеей о том, что для парализованных нижних конечностей ничего нельзя сделать. Очевидно, что регенерация спинного мозга была окончательным решением, если это было возможно. Ярбороу спросил, правда ли то, что написал Бар.
Когда я сказал, что да, он с энтузиазмом попросил рассказать подробнее. Я рассказал ему о проблемах, с которыми мы столкнулись, как научных, так и политических, а также о том факте, что я скоро уйду на пенсию и расформирую лабораторию. Он попросил меня не принимать окончательных решений до тех пор, пока он не доведет эту ситуацию до сведения своих контактов в Конгрессе.
Вскоре после этого меня попросили встретиться с сенатором Аланом Крэнстоном, тогдашним председателем Сенатского комитета по делам ветеранов. Также был приглашен Стив Смит. Также присутствовали представители NIH и других агентств, которые вскоре утвердили свою позицию. Если бы сенатор хотел поддерживать подобные безумные вещи, возмущались они, ему пришлось бы позаботиться о том, чтобы NIH выделили дополнительные деньги, поскольку они не стали бы финансировать эту работу за счет "хороших, солидных исследовательских проектов".
Однако Крэнстон явно был заинтересован и, должно быть, немного надавил на VA, поскольку его политика ненадолго изменилась. Администраторы расширили исследования в области реабилитации, назначив их руководителем известного хирурга-ортопеда по имени Вернон Никель. Как только он попал в Washing- ton, он позвонил и спросил, что может для меня сделать. Я сказал ему, что в течение многих лет хотел организовать международный симпозиум по механизмам контроля роста и их клиническим перспективам. Прежде чем я закончил описывать идею, он спросил, сколько мне нужно. Я сказал 25 000 долларов, и он сказал, что это уже в пути. Как и следовало ожидать, Вернон недолго продержался в столице; он уехал сразу после того, как я организовал конференцию, но к тому времени было уже слишком поздно отменять выделение средств.
Встреча состоялась в сентябре 1979 года, и она превзошла все ожидания. Там были все важные исследователи в этой области, за исключением Мерил Роуз, которая терпеть не может толпы, и Марка Сингера, который был болен. Он объединил в одном исследовании неопровержимые доказательства того, что знание биоэлектричества роста привело бы к невероятным прорывам в медицине. С тех пор было открыто еще несколько грантов на работы по регенерации, и статьи о биоэлектромагнетизме стали чаще появляться в журналах.
На встрече в июне 1978 года в Вашингтоне по просьбе сенатора Крэнстона спланировать дополнительные исследования в области регенерации, мы с коллегами провели (как нам казалось) захватывающий и успешный с научной точки зрения предварительный просмотр работы, которая будет представлена на полномасштабном симпозиуме годом позже. Однако в конце директор встала и сказала, что наша работа в значительной степени ошибочна и совершенно не имеет значения. "Мы не видим абсолютно никаких причин менять направление исследований VA", - напыщенно заявила она. "Мы не видим причин расширять какие-либо программы в области регенерации". Такова была инициатива Крэнстона. Встреча, похоже, была всего лишь подстроена, чтобы шишки из VA могли написать ему письмо, в котором говорилось, что они должным образом рассмотрели работу всех экспертов, взвесили ее на весах и сочли ее недостаточной.
Однако мы с коллегами решили попробовать поступить в колледж, чтобы получить больше средств. Срок действия нашего гранта истек 31 декабря 1979 года, и мы должны были представить наше новое предложение до января предыдущего года. К этому времени наша немезида была заместителем главного медицинского директора, так что обойти ее было невозможно. VA, похоже, меняет свои инструкции по применению каждый год, и в этом году нам специально сказали, что наша программа относится к "типу III". Поэтому мы не должны были представлять подробный отчет о каждом предлагаемом эксперименте.К этому времени мы, очевидно, были компетентны выполнять их, и о нас будут судить на основе прошлойпроизводительности. На этот счет у нас не было никаких опасений. Мы были лидерами в области биоэлектрических исследований и организовывали первую в истории конференцию по нашей специальности "Контроль роста". Более того, после того, как наша заявка была подана, во время симпозиума я организовал посещение нашей лаборатории руководителями различных исследовательских секций VA, осмотр оборудования, встречу с моим заместителем (Дейвом Мюрреем) и обсуждение нашего будущего курса. Они сказали, что хотят, чтобы я продолжал работать неполный рабочий день. Внезапно я почувствовал, что мы все-таки можем выжить.
Затем, ближе к Дню благодарения, пришло известие, что наша заявка была отклонена. Директор нажал на тот же переключатель. Она изменила процедуры после получения предложения, проинструктировав рецензентов рассматривать его как заявку "типа I" от нового исследователя, с акцентом на планы на будущее. Как и следовало ожидать, один из коллег сказал: "Это плохо написанное, чрезмерно амбициозное, неполностью детализированное предложение". Другой написал: "Доктор Беккер - один из пионеров в области электрически индуцированного остеогенеза и регенерации. Его работа дальновидна и увлекательна, но в то же время противоречива и не поддается количественному обоснованию ". Все та же старая чушь! Чрезмерно амбициозный? По чьим стандартам? Дальновидный и захватывающий? Чего именно вы хотите от исследовательского проекта?Количественный анализ? Если вы можете начать отращивать ногу крысе, какая статистика вам нужна, помимо процедур, фотографий и количества подопытных животных и контрольных?
Вскоре после отказа я услышал намеки через посредников, что директор, возможно, разрешит нам сохранить лабораторию, если я разорву все свои связи с ней и если остальные сотрудники согласятся не проводить никаких исследований по регенерации или электроразрушению. С таким соглашением, возможно, удастся получить временные средства в ожидании принятия мер по новым предложениям от моих коллег. Ограничения не оставляли много места для работы, но, по крайней мере, средства к существованию моих людей были бы на какое-то время сохранены, так что мы вернулись к беговой дорожке экспертной оценки.
Энди Марино, Джо Спадаро и Дэйв Мюррей представили собственные предложения в конце 1979 года. Одобрение любого из них позволило бы сохранить лабораторию открытой, но директор VA вышла за рамки обычных процедур, чтобы гарантировать отклонение каждого из них. Она выбрала специальный комитет вместо обычных коллег для оценки заявки Спадаро. Один из критиков возразил против отсутствия руководства для него из-за того, что "мы понимаем, что Беккер уходит на пенсию". Чтобы оценить план Марино по тестированию трех методов электрического остеогенеза на предмет долгосрочных побочных эффектов, она обошла рецензентов, которые были бы выбраны в обычном порядке, выбрав вместо них кого-то, кто не имел опыта работы в ортопедии, но на кого можно было рассчитывать, что он отвергнет все, что хотя бы отдаленно связано со мной.
Этот человек, эмбриолог с хорошими связями из Университета Пердью, в течение нескольких лет взял за привычку высмеивать мою работу в некоторых своих собственных статьях, при этом необоснованно используя ее как основу для своих собственных в других публикациях. В 1978 году в ответ на статью в Saturday Review, описывающую мою и других работу по регенерации, сотрудник его лаборатории написал длинное оскорбительное письмо редактору, обвиняя меня в "плохой науке", которая "усложнила жизнь" таким настоящим исследователям, как он и его партнеры. Он обвинил меня в фальсификации данных эксперимента с конечностями крысы. Он сказал, что результаты, о которых я сообщил за три дня, были невозможны, хотя он сам никогда не утруждал себя повторением эксперимента. Он высмеял утверждение о том, что бластемы возникают из белых кровяных телец, утверждение, которого ни я, ни кто-либо другой никогда не делал. Он обвинил меня в искажении работ других ученых для достижения собственных целей. Он обвинил меня и Стивена Смита в попытке выдать фотографию неповрежденной лягушки за лягушку, у которой в ходе одного из экспериментов Смита выросла целая лапка. Наконец, он раскритиковал меня за то, что я избегал научных журналов в пользу публикации своих результатов в популярной прессе, хотя у меня было более сотни статей, напечатанных в рецензируемой литературе.
Стив Смит был вынужден ответить на письмо по пунктам, завершив его осуждением ученых истеблишмента, которые отреагировали на новые идеи насмешками и клеветой. Более того, он заключил: "Я не понимаю логики тех, кто считает, что исследования - это какой-то малоизвестный процесс, результаты которого должны быть известны общественности только как серия чудесных откровений. Решение о том, какие исследования поддерживать, по сути, является политическим в наши дни, и я твердо верю, что информированное общественное мнение является гораздо лучшей основой для этого решения, чем всеобщее запутывание ".
Обычно даже самые грубые обвинения выдвигаются в технических журналах, каким бы неадекватным ни был этот процесс. Автор письма, однако, взял на себя смелость отправить копию одному из надзирателей за финансированием NIH. Полагаю, я мог бы считать себя счастливчиком, что к тому времени никто больше не мог причинить мне вреда в этом квартале.
Вендетта выдающегося эмбриолога продолжалась и в 1980 году. В феврале того же года Управление общественной информации Пердью опубликовало пресс-релиз, восхваляющий собственные исследования великого человека и представляющий его белым рыцарем, сражающимся в одиночку с "мифами". В нем он обвинил меня в "простом заурядном мошенничестве", повторив обвинения из письма своего помощника. В результате я отправил президенту Purdue длинное, подробное письмо, в котором подробно описал действия его сотрудника за последние несколько лет и пригрозил подать в суд как на него, так и на университет. Сразу же мне позвонил эмбриолог, в котором он заявил, что никогда не имел в виду ничего подобного, и спросил, что я планирую делать. Я попросил прислать мне какие-нибудь извинения в письменном виде, и вскоре я получил приятное письмо, в котором выражал "глубокую признательность" за "довольно искаженный" пресс-релиз и запоздало признавал, что он никогда бы не занялся какой-либо работой по регенерации без стимулов в виде экспериментов Смита, которые, в свою очередь, произошли от моих.
Суть этого неловкого поведения заключается в том, что примерно в то же время, когда он разговаривал с пресс-службой Purdue, этот джентльмен также писал "беспристрастный" отзыв о предложении Энди. Мы знаем, кто выполнил эту работу, потому что в маленькой семье работников регенерации сразу узнаваемы спорный стиль этого парня и его практика цитировать в основном свои собственные исследования. Его критика повторила некоторые из тех же старых обвинений в адрес моей собственной работы, хотя предложение было не моим. В какой-то момент он возразил, что одним из контрольных экспериментов Энди было использование устройств на здоровой кости. Он фыркнул: "Я не знал, что врачи электрически стимулируют неповрежденную кость у людей". Конечно, это было не так, но эта часть процедуры была идеальным способом проверить наличие побочных эффектов в нормальной кости — в этом весь смысл эксперимента. Рецензент также задался вопросом, почему некоторые животные были принесены в жертву через один или два месяца в поисках долгосрочных эффектов, зная, как и любой исследователь, что это нормальный способ отслеживания изменений в тканях. После всего этого он пожаловался на отсутствие контроля, хотя на самом деле контроль заключался в том, чтобы позволить животным прожить свою нормальную продолжительность жизни (которую он, как правило, упускал из виду), а также на те самые процедуры, против которых он возражал.
Несколько абзацев из розовых листов были удалены. Возможно, в них содержалось больше купороса, чем, по мнению VA, было подходящим для меня. Однако была оставлена еще одна показательная критика. Поскольку Энди работал в моей лаборатории, рецензент посчитал, что я "окажу значительное влияние на фхарактер предлагаемого здесь исследования", и для него это было неприемлемым загрязнением.
Развязка была полностью предсказуемой. Все предложения были отклонены. Мы продолжали работать до 1980 года, поддерживая невысокий уровень производительности за счет временных фондов. Я содержал небольшую часть лаборатории по культивированию тканей на небольшие деньги от компании, которая изготовила черные ящики для наших стимуляторов заживления костей. В нем мы провели уменьшенную версию предложенного Энди эксперимента по проверке стимуляции злокачественных клеток электрическим остеогенезом — и нашли это.
С января по июнь того года большая часть нашей энергии ушла на составление последнего предложения и попытки добиться справедливого слушания от кого-либо еще в VA. На этот раз мы прямо оговорили в предложении, что я официально ухожу на пенсию и что Дэйв Мюррей станет главным исследователем лаборатории. Конечно, директор по исследованиям знал, что я все равно буду разговаривать с этими людьми, и 19 декабря нам сообщили по телефону об окончательном отказе. В качестве последней попытки я написал апелляционное письмо главному администратору VA, который пару лет назад проявил благосклонный интерес к нашей работе. Я попросил его провести слушание и расследование, но безрезультатно.
Лаборатория прекратила свое существование в Первый день Нового 1981 года. У местного шефа VA хватило наглости предложить Энди и Джо работу ночных администраторов. Вместо этого Марино пошел работать в медицинскую школу Университета штата Луизиана в Шривпорте, где он до сих пор исследует методику позитивного серебра в небольших масштабах. Спадаро также остался в ортопедической хирургии в медицинском центре SUNY на севере штата, прямо там, в Сиракузах. Мария Райхманис решила, что с нее хватит профессиональной науки, полностью прекратила исследования и вышла замуж. Это был конец передовой группы, работавшей над регенерацией конечностей и спинного мозга, и одной из немногих лабораторий биоэлектромагнетизма вне сферы деятельности Министерства обороны.
Я взял на себя труд подробно рассказать о своем опыте по двум причинам. Очевидно, я хочу рассказать людям об этом, потому что это приводит меня в ярость. Что более важно, я хочу, чтобы широкая общественность знала, что наука управляется не так, как они читают о ней в газетах и журналах. Я хочу, чтобы непрофессионалы поняли, что они не могут автоматически принимать заявления ученых за чистую монету, поскольку слишком часто они корыстны и вводят в заблуждение. Я хочу, чтобы наши граждане, как ненаучные, так и исследователи, работали над изменением способа проведения исследований. При том способе, которым это в настоящее время финансируется и оценивается, мы узнаем все больше и больше о все меньшем и меньшем количестве, и наука становится нашим врагом, а не другом.
Глоссарий.
Апатит: Минеральная фракция кости, микроскопические кристаллы фосфата кальция, оседающие на уже существующей коллагеновой структуре кости, делая ее твердой. См. также Коллаген.
Аксон: Продолжение нервной клетки, которое передает сообщение или стимул от тела клетки. Например, аксон двигательной нервной клетки передает мышце стимул к сокращению. См. также Дендрит, нейрон.
Пара оснований: Связь между двумя из четырех основных химических групп, составляющих все молекулы ДНК и РНК. Пары оснований - это наименьшие структуры, образующие смысловые единицы в генетическом коде. Чем больше пар оснований, тем крупнее молекула.
Биологические циклы: Изменения в деятельности живых существ по схеме приливов и отливов. Такие изменения происходят практически во всех физических аспектах, включая режим сна-бодрствования, уровни гормонов и количество лейкоцитов в крови. Преобладающий паттерн составляет примерно двадцать четыре часа и обычно точно соответствует лунным суткам. Смотрите также оркнейский ритм.
Бластема: Масса примитивных, неспециализированных клеток, появляющаяся в месте повреждения у регенерирующих животных. Клетки бластемы специализируются и образуют замещающую часть.
циркадный ритм: преобладающий биологический цикл всего живого, от латинского circa ("приблизительно") и dies ("день"). См. также Биологические циклы.
Коллаген: белок, из которого состоит большая часть волокнистой соединительной ткани, удерживающей части тела вместе. Сухожилия, связки и рубцовая ткань почти полностью состоят из коллагена. Он также формирует основную структуру кости. См. также Апатит.
Кристаллическая решетка: Точное, упорядоченное расположение атомов в кристалле, образующее сетчатую структуру.
Дедифференцировка: Процесс, при котором зрелая специализированная клетка возвращается в свое исходное, эмбриональное, неспециализированное состояние. Во время дедифференцировки гены, кодирующие все другие типы клеток, становятся доступными для использования путем их дерепрессии. Смотрите также ДИФФЕРЕНЦИРОВКА, Ген, Повторная дифференцировка.
Дендрит: Продолжение нервной клетки, которое передает сообщение или стимул к телу клетки. Например, тела сенсорных нервных клеток получают стимулы от рецепторов в коже через свои дендриты. Смотрите также Аксон, нейрон.
Дифференцировка: Процесс, при котором клетка созревает от простого эмбрионального типа до зрелого специализированного типа у взрослого человека. Дифференцировка включает ограничение или репрессию всех генов для других типов клеток. Смотрите также Дедифференцировка, Ген, Повторная дифференцировка.
ДНК: молекула в клетках, содержащая генетическую информацию.
Эктодерма: одна из трех первичных тканей эмбриона, формирующаяся по мере того, как дифференцировка (специализация клеток) только начинается. Эктодерма дает начало коже и нервной системе. Смотрите также энтодерму, мезодерму.
Электрод: Устройство, обычно металлическое, которое соединяет электронное оборудование с живым организмом с целью измерения электрических токов или напряжений в организме или подачи измеренного электрического стимула в организм.
Электролит: Любое химическое соединение, которое при растворении в воде распадается на заряженные атомы, обеспечивающие прохождение электрического тока через раствор.
Эмбриогенез: Рост новой особи из оплодотворенной яйцеклетки до момента вылупления или рождения.
Энтодерма: Одна из трех первичных тканей эмбриона, образующаяся в процессе дифференцировки (специализация клеток). Она формирует органы пищеварения. Смотрите также Эктодерма, Мезодерма.
Эпидермис: наружный слой кожи, не имеющий кровеносных сосудов.
Эпигенез: Развитие сложного организма из простой недифференцированной единицы, такой как яйцеклетка. Это противоположно преформированию, при котором считалось, что сложный организм развился из меньшего, но столь же сложного предшественника, такого как гомункул, который, по мнению некоторых ранних биологов, находился в сперматозоидах или яйцеклетках.
Эпителий: общий термин, обозначающий кожу и слизистую оболочку пищеварительного тракта.
Экссудат: Жидкость, иногда содержащая клетки, которая выделяется из раны или поверхностной структуры живого организма. Примерами могут служить раневой экссудат и слизистый экссудат с кожи рыбы.
Гальванотаксис: движение живого организма к источнику электрического тока или от него.
Ген: часть молекулы ДНК, структурированная таким образом, чтобы производить определенный эффект в клетке.
Экспрессия генов: Специфическая структура и активность клетки в ответ на группу генов, кодирующих такую активность. Например, гены, закодированные для мышц, заставляют примитивную клетку принимать структуру и функции мышечной клетки.
Глия: Ткань, состоящая из множества клеток, в основном глиальных, которая составляет большую часть нервной системы. Эти клетки считались неневральными в том смысле, что они не могут производить нервные импульсы. Поэтому считалось, что они неспособны передавать информацию, скорее выполняя защитные и питательные функции для собственно нервных клеток. Эта концепция меняется. Теперь известно, что глиальные клетки обладают электрическими свойствами, которые, хотя и не совпадают с передачей нервных импульсов, позволяют им играть определенную роль в коммуникации в организме.
Герц: Количество циклов в секунду, единица измерения частоты колебаний электромагнитного излучения. Назван в честь Генриха Герца, немецкого физика, который сделал первое экспериментальное открытие радиоволн в 1888 году.
Гомеостаз: способность живых организмов поддерживать постоянную "внутреннюю среду". Например, человеческий организм постоянно поддерживает постоянное количество растворенного кислорода в крови с помощью различных механизмов, которые определяют уровень кислорода и увеличивают или уменьшают частоту дыхания.
In vitro: Эксперимент, проводимый в стеклянной посуде на части живого организма.
In vivo: Эксперимент, проводимый на неповрежденном, цельном организме.
Магнитосфера: Область вокруг Земли, на которую магнитное поле планеты оказывает более сильное влияние, чем солнечное или межпланетное магнитное поле. Она простирается примерно на 30 000-50000 миль от поверхности Земли. Важной особенностью магнитосферы являются пояса Ван Аллена, области заряженных частиц, захваченных магнитным полем Земли.
Магнитотаксический: Активное движение к магнитному полюсу.
Мезодерма: один из трех первичных слоев ткани эмбриона, которые развиваются по мере начала дифференцировки (специализации клеток). У взрослого человека она становится мышечной и кровеносной системой.
Митоз: Деление клеток. Само деление занимает всего несколько минут, но ему должен предшествовать гораздо более длительный период, в течение которого происходят подготовительные мероприятия, такие как дублирование ДНК. Весь процесс обычно занимает около часа.
Необласт: неспециализированная эмбриональная клетка, сохраняемая во взрослых организмах некоторых примитивных животных и призванная к месту повреждения для участия в регенеративном заживлении. Глоссарий Нейроэпидермальный переход: Структура, образованная из соединения кожи и нервных волокон в месте потери ткани у животных, способных к регенерации. Он производит специфические электрические токи, которые вызывают последующую регенерацию.
Нейрогормон: Химическое вещество, вырабатываемое нервными клетками, которое оказывает воздействие на другие нервные клетки или другие части тела. Нейрон, или нейронная сеть: нервная клетка.
Нейромедиатор: Химическое вещество, используемое для передачи нервного импульса через синапс.
Остеобласт: клетка, формирующая кость путем выработки определенного типа коллагена, который формирует основную структуру кости.
Остеогенез: Образование новой кости, будь то в эмбриогенезе,
послеродовое развитие или заживление переломов.
PEMF: Импульсное электромагнитное поле.
Надкостница: слой прочного волокнистого коллагена, который окружает каждую кость. Он содержит клетки, которые превращаются в остеобласты во время заживления переломов.
Фотоэлектрический материал: вещество, которое преобразует свет в электрическую энергию, производя электрический ток при падении на него света.
Пьезоэлектрический материал: Вещество, которое преобразует механическое напряжение в электрическую энергию, производя электрический ток при деформации давлением или изгибе.
Потенциал: другой термин для обозначения напряжения, которое иногда может быть ограничено напряжением, существующим без тока, но потенциально способным вызвать протекание тока при замыкании цепи.
Преформирование: См. Эпигенез.
Пироэлектрический материал: Вещество, которое преобразует тепловую энергию в электрическую, производя электрический ток при нагревании.
Повторная дифференцировка: Процесс, при котором ранее дедифференцированная зрелая клетка снова становится зрелой специализированной клеткой. См . также Дедифференцирование , Дифференциация .
Саламандра: Любое из группы земноводных, родственных лягушкам, но сохраняющих хвост на протяжении всей своей жизни. Саламандры живут в воде или во влажной среде. Большинство из них имеют длину от 2 до 3 дюймов, но некоторые вырастают более чем до фута в длину. Поскольку саламандры - позвоночные животные с анатомией, сходной с нашей, и поскольку они очень хорошо регенерируют многие части своего тела, они являются животными, наиболее часто используемыми в исследованиях регенерации.
Шванновские клетки: Клетки, которые окружают все нервы за пределами головного и спинного мозга. Смотри также Glia.
Седалищный нерв: главный нерв в ноге. Она включает в себя как двигательные нервные волокна, передающие импульсы к мышцам ног, так и чувствительные нервные волокна, передающие импульсы к мозгу.
Полупроводник: Проводимость электрического тока за счет движения электронов или "дырок" (отсутствия электронов) через кристаллическую решетку. Это третий и самый недавно открытый метод электропроводности. Другие - металлическая проводимость, которая работает с помощью электронов, движущихся по проволоке, и ионная проводимость, которая работает за счет движения заряженных атомов (ионов) в электролите. Полупроводники проводят меньше тока, чем металлы, но гораздо более универсальны, чем любой из других типов проводимости. Таким образом, они являются основными материалами транзисторов и интегральных схем, используемых сегодня в большинстве электронных устройств.
Сверхпроводимость: Проведение электрического тока определенным материалом, который при определенных обстоятельствах (обычно при очень низких температурах) не оказывает потоку сопротивления. Такое течение будет продолжаться без ослабления до тех пор, пока будут поддерживаться необходимые обстоятельства.
Синапс: Соединение между одной нервной клеткой и другой или между нервной клеткой и какой-либо другой клеткой. См. Также Нейромедиатор.
Недифференцированный: неспециализированный термин, применяемый к клеткам, находящимся в примитивном или эмбриональном состоянии. См . также Дедифференцирование, Дифференциация, Повторная дифференциация .
Позвоночные: Любые животные, у которых есть позвоночник, включая всех рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Все позвоночные имеют одинаковое основное анатомическое строение: позвоночник, четыре конечности и схожее строение мышечной, нервной и кровеносной систем.
Postskriptum от переводчика.
Дополнительная литература по теме электрического здоровья:
Электрическое оздоровление:
«Заземление. Самое важное открытие о здоровье?» авт. Обер Клинтон, Зукер Мартин, Синатра Стивен Т.
«Активное долголетие» авт. Микулин А.А.
Статьи об ионизаторах воздуха, электрофорезе, электросне и т.п.
Проанализировав эту книгу, а так же видеозаписи Нюргуна Филипова(один из первопроходцев по теме стволовых клеток у нас в России), у меня появилась мысль о том что в человеке возможен синтез стволовых клеток без всяких вшиваний в себя электродов, но для этого нужно соблюсти некоторые условия:
1. Постоянно иметь контакт с землёй(ходить в специальной заземляющей обуви или ставить стопы на заземлённый коврик).
2. Иметь длинную бороду и волосы и ими же впитывать положительное напряжение от Солнца.
Минус от земли, плюс - от солнца. Как итог на макушке головы, где кровь движется очень медленно, будет нужное нам напряжение.
Разумеется Солнца в России у нас нет так много, по этому можно попробовать заменить его ультрафиолетовыми или инфракрасными лампами - главное чтобы источник света был ярким. Землю(-), можно заменить обыкновенным тазом с водой и содой(для лучшей проводимости) или метализированным ковриком, которые нужно заземлить при помощи провода.
Так же можно попробовать получить стволовые клетки методом Нюргуна Филипова: к тазу с водой подключается минусовой провод, к мокрым волосам на голове - плюсовой. Источником напряжения можно взять обыкновенный зарядник для телефона. Перед включением обязательно понизте мощность тока резистором, иначе есть вероятность летального исхода.
Лично я пользовался зарядником от телефона и маленьким резистором. На голову, которую не мочил водой как это делал Нюргун, я надевал ободок из ошкуренного медного провода и к нему цеплял крокодилом катод от зарядника, к ногам - анод. От этого на макушке был эффект покалывания, точно такой же как и в электрофорезе. Разумеется "покалывание" - это микроудары током, от которых могут быть маленькие ожоги, по этому я убавлял напряжение регулировочным резистором, до едва-едва ощутимых покалываний.
Метод, разумеется, имеет минусы - по сути замыкание тока будет идти по поверхности кожи и проявляться будет обыкновенными ожогами. То есть до «стоячей» крови на голове ток будет плохо доходить.
Второй минус - совершенная неясность работоспособности метода: ни у Нюргуна, ни у меня не было микроскопа для того чтобы точно сказать, что данный метод даст синтез с-клеток.
