Пламенный насос. Естественная история сердца - [34]

Так как же лесная лягушка справляется с роковыми факторами замораживания?

– Когда лесная лягушка застывает, она охлаждается до температуры ниже точки замерзания, – сказал мне Костанцо. – Они живут в лесу, поэтому к тому моменту они уже устроились под подстилкой из листьев на лесной почве. Конечно, вокруг холодает и повсюду кристаллы льда, и эти кристаллы в конце концов пропитывают влажную кожу лягушки.

Он напомнил, что переход воды из жидкой фазы в твердую – реакция экзотермическая, то есть при этом выделяется тепло. В результате температура тела лягушки на самом деле резко повышается в первые часы замораживания. Учащается и ее сердцебиение, почти вдвое, при этом сердце перегоняет в тело криопротекторы. Это вещества, которые предотвращают замораживание тканей (как белок-антифриз в крови ледяной рыбы) и защищают клетки от повреждения, когда они все же замерзают.

Одно из таких веществ на самом деле очень распространенное – глюкоза, содержащая большое количество энергии, то есть сахар, который высвобождается в кровоток из печени. Когда тело лягушки застывает, ее печень начинает расщеплять запасы крахмалистого гликогена[62] в глюкозу. Это происходит с огромной скоростью, в кровь поступает в 80 раз больше сахара, чем обычно. Такой скачок уровня глюкозы предотвращает формирование льда внутри клеток, способствуя выведению из них воды под влиянием осмоса – еще одной версии нашей давней подруги диффузии. Вода движется из области более высокой ее концентрации – клеток – к более низкой, в насыщенное сахаром клеточное окружение[63]. Это предотвращает набухание и разрыв клеток при замерзании. Об этом движении воды мы узнаем побольше чуть позже.

Зоолог Кен Стори предположил, что такое высвобождение глюкозы – утрированная реакция «сражайся или беги», при которой стресс заставляет мозг посылать в печень сигнал сбрасывать глюкозу в кровеносную систему. Содержащие большое количество энергии молекулы глюкозы могут быть использованы как аварийный запас, чтобы обеспечить «сражение» или «бегство». По-видимому, аналогичный сигнал тревоги возникает, когда начинается превращение лягушки в лягушачью ледышку.

Костанцо и его коллеги сосредоточили свои недавние исследования на другом криопротекторе, азоте, и их данные говорят о том, что некоторые кишечные бактерии остаются активными внутри замороженных хозяев. Бактерии выделяют фермент, который высвобождает азот из мочевины, находящейся в организме лягушки. Считается, что азот, как и глюкоза, защищает от повреждения при застывании и оттаивании, возможно, потому, что он замерзает при крайне низкой температуре (– 210 °C)³⁷.

Все вышеописанное, по словам Костанцо, происходит во время первой фазы замерзания. Через несколько часов первоначальный скачок температуры тела снижается, и лягушка снова начинает остывать. В конце концов ее сердце перестает биться и кровь замерзает в сосудах. В таком состоянии древесная лягушка остается большую часть периода замерзания, что может продолжаться от полусуток во время похолодания до нескольких месяцев в расположенных за полярным кругом частях ареала их обитания.

– Все это время, – сказал Костанцо, – нет ни дыхания, ни сердечной деятельности.

Я спросил, определял ли кто-нибудь, прекращается ли электрическая активность мозга лягушки. Если электроэнцефалограмма (ЭЭГ) не показывает электрической активности мозга, это означает, что можно констатировать клиническую смерть; и мне было любопытно, можно ли технически считать просыпающихся лягушек зомби. Костанцо рассмеялся. Он сказал, что слышал, будто ЭЭГ замороженной лягушки не показывает электрической активности, но не может привести источник, подтверждающий или опровергающий этот феномен[64].

Еще я узнал, что от воздействия замораживания лягушку защищают не только циркулирующие криопротекторы. По-видимому, есть еще один фактор – массивное перераспределение воды в теле амфибии.

Обычно вода движется в клетки и из них под влиянием осмоса. Поскольку жидкости внутри организма (например, кровь и межклеточная жидкость) в основном состоят из воды, жизненно важно, чтобы уровень растворенных в них веществ оставался постоянным. Иначе клетки будут терять воду или разбухать по мере того, как она будет двигаться туда-сюда, выравнивая концентрацию.

В замерзающих лягушках увеличенная концентрация глюкозы создает осмотическое давление во всем организме. Но, если вода покидает клетки, очевидно, она покидает и сами органы, в результате во время замораживания они обезвоживаются.

– Например, сердце и печень теряют более половины обычного содержания воды, – сказал Костанцо.

– И куда девается эта вода? – спросил я.

– В цело́м, полость тела, нафаршированную кишками, – ответил знаток замороженных лягушек.

Я попытался представить себе это.

– Так о каком количестве воды идет речь?

– Если бы вы заморозили древесную лягушку, а потом ее препарировали, внутренности бы выглядели как рожок мороженого.

Помню, я подумал, что этот ученый явно видел такое мороженое с лягушачьим вкусом, и мгновение спустя он подтвердил мои подозрения. С энтузиазмом, который могут полностью оценить только те, кто, например, съел человеческую плаценту во имя науки, я слушал, как Костанцо описывал, как его команда тщательно вычерпала и взвесила ледяную лягушку, чтобы определить, какой процент от общей массы тела составляет вода.