На дне Марианской впадины нашли то, что меньше всего ожидали увидеть
Бывший обладатель мирового рекорда Уолш тоже был на борту подводного корабля. По его словам, это была впечатляющая работа команды.
Экспедиция проходила на юге Марианской впадины, в так называемой бездне Челленджера. Погружение снимал канал «Дискавери».
Команда Весково пять раз опускалась на дно впадины. По словам ученых, на глубине восьми километров они заметили розовых улиток, а также четыре новых вида ракообразных. Но самыми удивительными находками стали пластиковый пакет и несколько фантиков от конфет. Исследователи заявили, что ученые проведут тестирование на найденных существах, чтобы определить, какой процент микропластика в них содержится. Участники экспедиции с сожалением отметили, что влияние человечества на экологию становится видимым даже в самых отдаленных уголках планеты.
Кстати, Виктор Весково известен и как покоритель семи высочайших пиков планеты. На борту подводной лодки DSV Limiting Factor был ледоруб, с помощью которого исследователь-авантюрист в 2010 году поднялся на Эверест. Таким образом, ледоруб побывал и на самой высокой точке в мире и на самой низкой, пишет Spiegel.
После завершения программы погружений Весково сказал: «Эта подводная лодка и ее материнское судно вместе со всей чрезвычайно талантливой экспедиционной командой показали беспрецедентно новый уровень морских технологий. Мы чувствуем, что только что открыли мощную дверь в любое место океана, который на 90% еще не исследован».
Человек опустился на самую глубокую точку Земли. Что там происходит?
Ричард Гэрриот (Richard Garriott) — один из самых известных путешественников, который побывал не только в самых отдаленных уголках нашей планеты, но даже слетал в космос. Недавно он стал одним из первых людей, которые спустились в самую низкую точку Земли, а именно в Бездну Челленджера. Это место находится в Марианской впадине, на глубине 10 994 метров, поэтому туда не поступает солнечный свет. Путешественник спустился в бездну внутри аппарата Limiting Factor, который с каждым метром все сильнее сжимался под воздействием высокого давления. Путь вниз занял около 4 часов и почти столько же времени мужчине понадобилось, чтобы всплыть наружу. В ходе погружения он сделал несколько интересных фотографий и оставил сюрприз для будущих смельчаков. А после всплытия он рассказал несколько интересных фактов о необычном месте, в котором ему удалось побывать. Обо всем этом сейчас и пойдет речь.
Ричард Гэрриот перед спуском в Бездну Челленджера
Интересный факт: в 2020 году в Бездну Челленджера спустилась 69-летний астронавт NASA Кэтрин Салливан (Kathryn Sullivan). Она использовала тот же аппарат Limiting Factor и стала первой женщиной, которая побывала на такой большой глубине.
Подводное путешествие
Путешественник Ричард Гэрриот известен тем, что ранее пересек Северный и Южный полюса и даже побывал на Международной космической станции. В июле 2021 года ему исполнится 60 лет и в честь этого события он решил спуститься в самую низкую точку нашей планеты. Для погружения он использовал аппарат Limiting Factor, который был разработан подводным исследователем Виктором Весково (Victor Vescovo). Устройства такого рода называются батискафами и предназначены для исследования океанских глубин. Скорее всего, это единственный в своем роде аппарат, который способен выдержать подводное давление.
Аппарат Limiting Factor
По словам Ричарда Гэрриота, аппарат состоит из титанового корпуса толщиной 9 сантиметров. Это самый маленький аппарат, внутри которого ему доводилось бывать. Изначально диаметр салона составлял 1,46 метра, но из-за высокого давления он сжался до 1,4 метров. Однако, аппарат Limiting Factor все равно оказался более просторным, чем корабль «Союз», на котором путешественник в 2008 году летал на Международную космическую станцию. Помимо высокого давления, на глубине устройство подвергается низким температурам.
Ричард Гэрриот внутри аппарата Limiting Factor
Спуск на дно Бездны Челленджера занял 4 часа. Все это время исследователь делал фотографии. Довольно быстро он уже не мог заниматься подводной съемкой, потому что чем дальше он спускался, тем темнее становилось вокруг. В какой-то момент за стеклами стояла сплошная чернота. Чтобы занять себя во время всплытия на поверхность, он взял с собой фильм Подводная лодка (Das Boot), режиссерская версия которой длится больше 4,5 часов. Однако, он смог посмотреть только часть фильма.
Дно Марианской впадины
Когда путешественник опустился на самое дно, он включил фонари. По его словам, Бездна Челленджера представляет собой пустыню, которая покрыта илом. Однако по своим характеристикам он похож на пух, которым набивают плюшевые игрушки. На дне также можно найти гниющие тела мертвых рыб и других созданий — они медленно опускаются сверху. При этом исследователь заметил на дне и живых существ. В основном ими были полупрозрачные ракообразные.
На дне Марианской впадины исследователь нашел камни, но роботизированная рука не смогла ее поднять
Само собой разумеется, Ричард Гэрриот изучал дно впадины исключительно из кабины аппарата Limiting Factor. Ведь если бы он вышел наружу, он бы попросту погиб из-за высокого давления. С окружающей средой он взаимодействовал при помощи специального манипулятора, который является чем-то вроде роботизированной руки. При помощи него исследователь установил на дне табличку, на которой написано секретное слово. По его словам, если кто-то еще окажется на такой большой глубине, он сможет назвать это слово и доказать факт своего подвига. Весьма интересный способ отсеять самозванцев, не так ли?
Гладкое дно Марианской впадины
Исследователь также надеялся взять твердые образцы морского дна, только ему не удалось до них добраться. Его путешествие было опасным не только потому, что на аппарат воздействовало очень высокое давление. На дне он обнаружил хаотично двигающийся трос, который явно остался после одного из предыдущих погружений. Ведь Марианская впадина интересует ученых из самых разных стран и время от времени они изучают ее при помощи роботов.
Ссылки на интересные статьи, смешные мемы и много другой интересной информации можно найти на нашем телеграм-канале. Подпишитесь!
Стоит отметить, что Ричард Гэрриот является не только известным путешественником. Наверное, для многих станет очень неожиданным факт того, что этот человек также является создателем серий игр Lineage и Ultima. Несколько цитат Ричарда Гэрриота в качестве «создателя термина MMORPG» можно почитать в этом материале. Также этот удивительный человек всерьез занимается иллюзионизмом и коллекционирует фокусы. Вдобавок ко всему этому, он совершал спуск на подводной лодке к затонувшему «Титанику», участвовал в экспедиции к Бермудскому треугольнику, плавал на каноэ вниз по Амазонке… В общем, этот список можно продолжать бесконечно.
Зомби-черви и акула-гоблин: 10 самых странных тварей Марианской впадины
Марианская впадина была по-настоящему открыта лишь 23 января 1960 года. В этот день французский океанограф Жак Пикар и лейтенант ВМС США Дон Уолш совершили погружение в батискафе «Триест». Спуск аппарата продолжался 4 часа 48 минут, подъем — 3 часа 15 минут. На дне исследователи пробыли около 20 минут, съев там по шоколадке, чтобы подкрепиться. К своему удивлению на огромной глубине они обнаружили рыб, похожих на камбалу. С этих пор человечество не перестает удивляться тем странным, совершенно инопланетным тварям, которые водятся в Марианской впадине.
Не перестаем удивляться и мы, всей редакцией восхищаясь этими тварями. Предлагаем погрузиться за ними вместе с нами: от относительно небольших глубин до многих километров под уровнем моря:
ГЛУБИНА 800 МЕТРОВ
Бентокодон
Медуза. Специалист по поеданию светящихся тварей
Медузы — весьма распространенные животные, так что встречаются и в морских глубинах. Бентокодон любопытна тем, что у нее, в отличие от других медуз, нет сидячей стадии и стрекательных клеток. Иными словами, она всю свою жизнь проводит как планктон, свободно плавая в толще воды.
Еще одна любопытная деталь бентокодона — красный купол, который, по идее, должен демаскировать ее, но на деле действует как раз для маскировки. Эта медуза ест крошечных животных, многие из которых обладают биолюминесценцией. Светясь внутри нее, они выдавали бы ее хищникам, а непрозрачный красный купол спасает от этого.
Малоротая макропинна
Рыба с прозрачной головой
Малоротая макропинна известна людям с 1939 года, когда морякам удалось выловить ее в Тихом океане, однако из-за резкой смены давления ее и без того странное тело, подвергшееся деформации, привело исследователей к мнению о том, что это просто изуродованная рыба-мутант.
Ее глаза находятся в толще прозрачной головы и направлены вверх. Так рыба умудряется издалека высматривать силуэты мелкой добычи. Сама по себе прозрачная часть головы имеет форму чаши, что, судя по всему, помогает собрать чуть больше света с поверхности. Своего рода локатор.
ГЛУБИНА 1000 МЕТРОВ
Акула-гоблин, она же акула-домовой
Отвратительна и обладает розовым цветом
Вы наверняка видели фото акулы-домового, растиражированные из-за потрясающей отвратительности этой рыбины. Ее нос уродливо выдается вперед, а челюсти способны немного выдвигаться вперед, как у Чужого. И, довершая картину, ее зубы похожи на острые иглы — очевидно, чтобы вам еще хуже спалось.
Намного меньше известно то, что оригинальный цвет этой акулы — розовый. Точнее, ее кожа полупрозрачна, так что находящиеся у поверхности капилляры просвечивают. Еще менее малоизвестный факт — печень акулы-гоблина (как и у плащеносной акулы, о которой чуть ниже) просто огромна и достигает четверти массы тела. К тому же она живородящая, так что если до этого вам не было жутковато, представьте себе целую стаю маленьких акул-гоблинов, которые хватают вас за ляжки на километровой глубине.
ГЛУБИНА 1500 МЕТРОВ
Плащеносная акула
Реликт, напоминающий угря
Плащеносная акула — реликтовое животное, живое ископаемое, сохранившееся почти неизменным на протяжении 80 миллионов лет. Ее тело напоминает тело угря — вытянутое и невероятно гибкое. Что еще страннее, охотится она во многом как сухопутная змея: подкараулив жертву эта акула «выстреливает» своим телом словно какая-нибудь гадюка, хватая жертву. У плащеносной акулы большой рот, в котором находится 300 зубов, напоминающих якоря по форме.
Еще удивительнее гибкость этой акулы выглядит, если посмотреть на ее внутренние органы. Ее печень просто огромна (благодаря ей рыба балансирует в толще воды) и, казалось бы, должна сильно мешать во время движения. Но, судя по всему, плащеносная акула стремительна вопреки своей анатомии.
Топориковые рыбы
Обладают светящимся камуфляжем
Топориковые рыбы — весьма удачное название. Они действительно похожи на топорище по форме, да еще и очень тощие и обладают блестящими чешуйками, из-за которых их поверхность кажется металлической. Но самое крутое в них — это их мастерский камуфляж.
Топориковые обладают светящимися участками, фотофорами, что, казалось бы, не самая удачная стратегия для тех, кто прячется от хищников. Хитрость заключается в том, что фотофоры у топориковых направлены вниз, они зеленоватые и светятся так, что сбивают противника с толку. Если смотреть на этих рыб снизу вверх, они будут сливаться с поверхностью воды, поскольку оттуда тоже поступает небольшое количество света. Чертовски хитро.
ГЛУБИНА 2000 МЕТРОВ
Идиакант
Он же морской дракон
Рыбой, которая охотится с помощью биолюминесценции, вроде удильщика, уже никого не удивишь, но похожие на них идиаканты имеют несколько примечательных отличий. У них угреподобное верткое тело, невероятно растягивающаяся челюсть и светится не только «удочка», но и участки позади каждого глаза и за челюстями. Кроме того, светятся хвост и плавники, а также два ряда огоньков вдоль боков. По-настоящему уникальной эту рыбину делает то, что она светится красным цветом, что большая редкость на глубинах. Выглядит она как новогодняя гирлянда.
Осьминог-телескоп
Прозрачный, с телескопическими глазами
Amphitretus pelagicus — осьминог, который уникален по нескольким причинам. Во-первых, он почти полностью прозрачный, из-за чего его легко спутать с целлофановым пакетом. Во-вторых, он предпочитает плавать не горизонтально, как другие осьминоги, а зависнув в вертикальном положении, чем, кстати, напоминает аппарат Deepsea Challenger, на котором режиссер Джеймс Кэмерон спускался на дно Марианской впадины. Судя по всему, это его стратегия по уклонению от хищников, так им тяжелее всего обнаружить прозрачное существо.
Самое же любопытное — его глаза. Amphitretus pelagicus — единственный из осьминогов, который обладает телескопическими глазами. Они довольно сильно выдвигаются вперед и помогают ему широко обозревать пространство вокруг. Настоящий гений пряток и камуфляжа.
ГЛУБИНА 3000 МЕТРОВ
Зомби-червь
Уникальный падальщик
Официально эти удивительные животные называются оседаксы, а неофициально — «зомби-черви». Это многощетинковые черви, которые живут на огромной глубине, питаются падалью и выглядят довольно жутко (за что и получили свое прозвище). Их внешность действительно необычна: червь больше напоминает растение, которое произрастает прямо из костей мертвых животных. На конце этого червя ветвятся щупальца, посредством которых он дышит, а у «корней» есть небольшой вырост, в котором живут бактерии-симбионты. От этого мешочка вглубь падали растут корнеподобные отростки. В общем, все это слегка похоже на лук, который растет на трупах на глубине 3 тысяч метров.
Эти черви питаются костями крупной падали (предпочитая китов). Их симбионты как раз необходимы им для разложения и поглощения костей. Размножение «зомби-червей» тоже примечательно: крошечные самцы поселяются в теле самки и находят путь к ее яйцам, оплодотворяя их. Затем самка выбрасывает оплодотворенные яйца в воду.
«Пинг-понговое дерево»
Морская губка, которая охотится с помощью шариков
Обычно у губок нет проблем с питанием «сложноусвояемой» пищей — они поедают лишь микроорганизмы. Однако придонная жизнь на большой глубине заставила их научиться питаться многоклеточными. И Chondrocladia lampadiglobus, получившая прозвище «пинг-понговое дерево» за свои шарообразные псевдо-плоды, научилась есть относительно крупных животных самым странным образом.
Шарики, болтающиеся в воде, обладают множеством микроскопических крючков. Жертва (как правило мелкие ракообразные) застревает в них и постепенно погружается в шарик, после чего оказывается переваренной клетками, напоминающими амеб. Иначе говоря, это животное действует скорее как колония микроорганизмов. У Chondrocladia lampadiglobus есть дальний родственник — губка-лира, которая действует по тому же принципу, только напоминает экзотический струнный инструмент.
ГЛУБИНА 4000 МЕТРОВ
Гримпотевтис
Осьминог-Дамбо
Самая забавная из всех глубоководных тварей. Собственно, из-за своей забавности и плавников, напоминающих слоновьи уши, этот осьминог и получил свою известность и прозвище. Однако кроме необычной внешности он имеет несколько любопытных черт.
К примеру, он, судя по всему, единственный из собратьев, кто глотает добычу целиком, не разжевывая. Кроме того, Дамбо — зонтичный осьминог, то есть его щупальца срослись в единый плавник. «Уши», общая форма тела и умение мощно выдувать воду через сопло делают его стремительным хищником. На видео он, как правило, плавает медленно и даже деликатно, но, увидев добычу, он превращается в живую торпеду.
Марианская впадина: куда пропадают тонны воды?
В то время, как на самой высокой точке планеты, Эвересте, побывали тысячи человек, на дно Марианской впадины спустились лишь трое. Это самое малоизученное место на Земле, вокруг него существует множество загадок. На прошлой неделе геологи выяснили, что за миллион лет через разлом на дне впадины в недра Земли проникло 79 млн т воды.
Что произошло с ней после этого, неизвестно. «Хайтек» рассказывает о геологическом строении самой низкой точки планеты и о странных процессах, которые происходят на ее дне.
Без солнечных лучей и под колоссальным давлением
Марианская впадина — не вертикальная бездна. Это желоб в форме полумесяца, растянувшийся на 2,5 тыс. км к востоку от Филиппин и к западу от Гуаме, США. Самая глубокая точка впадины, бездна Челленджера, находится на расстоянии 11 км от поверхности Тихого океана. Эвересту, окажись он на дне впадины, до уровня моря не хватило бы 2,1 км.
Карта Марианской впадины.
Марианский желоб (как еще принято называть впадину) — часть глобальной сети прогибов, пересекающих морское дно и образовавшихся в результате древних геологических событий. Они возникают при столкновении двух тектонических плит, когда один пласт погружается под другой и уходит в мантию Земли.
Подводную траншею обнаружил британский исследовательский корабль «Челленджер» во время первой глобальной океанографической экспедиции. В 1875 году ученые попытались измерить глубину диплотом — веревкой с привязанным к ней грузом и метровой разметкой. Веревки хватило только на 4 475 морских саженей (8 367 м). Спустя почти сто лет судно «Челленджер II» вернулось к Марианской впадине с эхолотом и установило нынешнее значение глубины — 10 994 м.
Дно Марианской впадины скрыто в вечной темноте — солнечные лучи не проникают на такую глубину. Температура всего на несколько градусов выше нуля — и близка к точке замерзания. Давление в бездне Челленджера составляет 108,6 МПа, что примерно в 1 072 раза больше нормального атмосферного давления на уровне Мирового океана. Это в пять раз больше давления, которое создается при ударе пули о пуленепробиваемый объект и примерно равно давлению внутри реактора для синтеза полиэтилена. Но люди нашли способ добраться до дна.
Человек на глубине
Первыми людьми, побывавшими в бездне Челленджера, стали американские военные Жак Пиккар и Дон Уолш. В 1960 году на батискафе «Триест» они за пять часов спустились на 10 918 м. На этой отметке исследователи провели 20 минут и почти ничего не увидели из-за облаков ила, поднятых аппаратом. Кроме рыбы из вида камбалообразных, на которую попал луч прожектора. Наличие жизни под таким высоким давлением стало главным открытием миссии.
До Пиккара и Уолша ученые считали, что в Марианском желобе не могут жить рыбы. Давление в нем настолько велико, что кальций может существовать только в жидком виде. Это значит, что кости позвоночных должны буквально растворяться. Нет костей, нет и рыб. Но природа показала ученым, что они ошибаются: живые организмы способны адаптироваться даже к таким невыносимым условиям.
Множество живых организмов в бездне Челленджера обнаружил батискаф Deepsea Challenger, на котором в 2012 году на дно Марианской впадины в одиночку спустился режиссер Джеймс Кэмерон. В образцах грунта, взятых аппаратом, ученые нашли 200 видов беспозвоночных, а на дне впадины — странных полупрозрачных креветок и крабов.
На глубине 8 тыс. м батискаф обнаружил самую глубоководную рыбу — нового представителя вида липаровых или морских слизней. Голова рыбы напоминает собачью, а ее тело очень тонкое и эластичное — во время движения она напоминает полупрозрачную салфетку, которую несет течением.
На несколько сотен метров ниже живут гигантские десятисантиметровые амебы, называемые ксенофиофоры. Эти организмы демонстрируют удивительную устойчивость к нескольким элементам и химическим веществам, таким как ртуть, уран и свинец, которые убили бы других животных или человека за несколько минут.
Ученые считают, что на глубине существует еще множество видов, ожидающих открытия. Кроме того, до сих пор не ясно, как такие микроорганизмы — экстремофилы — могут выживать в столь экстремальных условиях.
Ответ на этот вопрос приведет к прорыву в биомедицине и биотехнологиях и поможет понять, как зародилась жизнь на Земле. Например, исследователи из Университета Гавайев полагают, что грязевые термальные вулканы вблизи впадины могли обеспечить условия для выживания первых организмов на планете.
Вулканы на дне Марианской впадины.
Что за разлом?
Впадина обязана своей глубиной разлому двух тектонический плит — тихоокеанский пласт уходит под филлипинский, образуя глубокий желоб. Регионы, в которых произошли такие геологические события, называют зоной субдукции.
Толщина каждой плиты составляет почти 100 км, а глубина разлома — по меньшей мере 700 км от самой нижней точки бездны Челленджера. «Это айсберг. Человек даже не был на вершине — 11 ничто по сравнению с 700, скрывающимися на глубине. Марианская траншея — это граница между пределами человеческих знаний и реальностью, которая недоступна человеку», — рассказывает геофизик Роберт Стерн из Техасского университета.
Плиты на дне Марианской впадины.
Ученые предполагают, что через зону субдукции в мантию Земли попадает вода в больших объемах — скалы на границах разломов действуют, как губки, поглощая воду, и транспортируют ее в недры планеты. В результате вещество оказывается на глубине от 20 до 100 км ниже морского дна.
Геологи из Университета Вашингтона выяснили, что за последний миллион лет через стык в недра земли попало более 79 млн т воды — это в 4,3 раза больше предыдущих оценок.
Главный вопрос — что происходит с водой в недрах. Считается, что водный цикл замыкают вулканы, возвращая воду в атмосферу в виде водяного пара во время извержений. Эта теория подтверждалась предыдущими измерениями объемов воды, проникающих в мантию. Вулканы выбрасывали в атмосферу примерно равный поглощенному объем.
Новое исследование опровергает эту теорию — подсчеты свидетельствуют о том, что Земля поглощает больше воды, чем возвращает. И это действительно странно — при условии, что уровень Мирового океана за последние несколько сотен лет не только не уменьшился, но и вырос на несколько сантиметров.
Возможное решение — отказ от теории равных пропускных возможностей всех зон субдукции на Земле. Вероятно, условия в Марианском желобе более экстремальные, чем в других частях планеты, а через разлом в бездне Челленджера в недра проникает больше воды.
«Зависит ли количество воды от особенностей строения зоны субдукции, например, от угла изгиба плит? Мы предполагаем, что аналогичные разломы существуют на Аляске и в Латинской Америке, но пока человеку не удалось обнаружить более глубокой структуры, чем Марианская впадина», — добавил ведущий автор исследования Даг Винес.
Вода, скрывающаяся в недрах Земли, — не единственная загадка Марианской впадины. Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA) называет регион парком развлечений для геологов.
Это единственное место на планете, где углекислый газ существует в жидкой форме. Он выбрасывается несколькими подводными вулканами, расположенными за пределами Окинавского прогиба вблизи Тайваня.
На глубине 414 м в Марианской впадине находится вулкан Дайкоку, который представляет собой озеро чистой серы в жидкой форме, которая постоянно кипит при температуре 187 °С. На 6 км ниже располагаются геотермальные источники, выбрасывающие воду при температуре 450 °С. Но эта вода не кипит — процессу мешает давление, оказываемое 6,5-километровым водным столбом.
Океаническое дно на сегодня изучено человеком меньше, чем Луна. Вероятно, ученым удастся обнаружить разломы глубже Марианской впадины или, по меньшей мере, исследовать ее строение и особенности.
Материалы по теме
А вот ещё:
Как действует наркоз и почему теряется сознание
Почти каждый человек хоть раз в жизни был подвержен анестезии. В основном, не считая действительно тяжёлых случаев, как работает наркоз и что происходит с организмом, человек примерно понимает, сидя в кресле стоматолога и ожидая действия «заморозки» на определённый участок полости рта.
В среднестатистическом сознании потенциального пациента как-то так работает и общий наркоз – просто вместо конкретной части тела, врачи «усыпляют» организм полностью.
Несмотря на кажущимся с первого раза весьма понятным, данный процесс таит в себе множество нюансов и определённых трудностей, являясь, в некотором роде, ещё одной операцией над телом человека. При этом механизмы действия наркоза, несмотря на общее понимание, остаются весьма индивидуальными.
Какие этапы наркоза существуют в современной медицине
Чтобы понять как работает наркоз и что происходит с организмом, было решено разделить «проваливание в небытиё» на ряд определённых стадий, позволяющих судить об успешности введёной дозы анестетика.Photo by Tim Cooper on Unsplash
Американский врач-анастезиолог Артур Гведел разработал в начале XX века систему определения этапов наркоза. Такой подход позволил рассчитать дозу и выявить особенности работы организма в моменты снижения мозговой активности. Данная методика того, как работает анестезия, остаётся стандартом и по сей день.
Классический разбор наркоза «по Гведелу» состоит из четырёх основных стадий, хирургическая составляющая которого поделена на четыре уровня:
Как анестезия стала работать на благо общества
Сегодня механизм применения наркоза отточен, практически до совершенства. Благодаря этому, ежедневно сотни тысяч людей получают своевременное операбельное лечение и возможность жить.Photo by Mehmet Turgut Kirkgoz on Unsplash
Первая операция с применением анестезии прошла в Бостоне в 1846 году. В стенах Массачусетской больницы пациент с опухолью за считанные секунды провалился в сон. Процедура прошла так, что в наше время про нее бы сказали: «Как по учебнику». В то время учебных материалов по работе с наркозом не было. Поэтому операция, являвшаяся историческим событием, прошла так, что по ней можно было эти материалы создать. По крайней мере, как работает общий наркоз запечатлел Роберт Хинкли в своей знаменитой картине «Первая операция под эфиром».
Анестезию начали широко применять. Миллионы жизней были спасены. Постепенно исследователи стали лучше понимать как работает наркоз и вместе с тем искали способы улучшить его эффективность. На рубеже XIX и XX веков, через 55 лет после первой операции под наркозом, немецкий фармаколог Ханс Хорст Мейер и британский биолог Чарльз Эрнест Овертон почти одновременно и независимо друг от друга пришли к выводу, что эффективность анестезии зависит от растворимости липидов.
Липиды или, по-простому, жиры составляют важную часть клеточных мембран — оболочек. Мембраны, регулируют «взаимоотношения» кирпичиков живых тканей с внешним миром и другими системами организма: впускают в клетку вещества, выпускают отходы и даже служат «воротами» для проникновения вирусов и бактерий. Но общий наркоз работает как бог сновидений, заставляя пациента, пусть и кратковременно, но терять сознание, что является своего рода проблемой. Как её решить? «Если качество анестезии зависит от липидного обмена, не поискать ли нам ответ на границах клеток?», — подумали ученые.
Анестезия работает как бог сна Морфей, заставляя человека помимо ожидания, ещё и достаточно тяжело приходить в себя после проведённой операции.Photo by Sharon McCutcheon on Unsplash
Почти сто лет ушло на поиск решения этой непростой задачки, пока в 1997 году в трудах Академии наук США не вышла статья профессора Лернера. В ней ученый описывал снотворный липид олеамид, который обнаружил, пока изучал биохимию сна. Механизм потери сознания Лернер связал с деятельностью найденного липида. Что же помешало исследователю дальше углубиться в тайны погружения в сон и провести параллель с тем как работает анестезия при воздействии на организм? Что, в принципе, в течение более 150 лет не давало ученым объяснить механизм потери сознания из-за анестезии?
Как учёные поняли что происходит под наркозом
Гениальные умы прошлого не имели под рукой микроскопов с разрешением меньше, чем длина волны видимого света. Именно такие нужны, чтобы разглядеть биологические кластеры, участвующие в сложных нейронных процессах. Открытие анестезии — тот самый случай, когда сначала создали и успешно применили, а потом поняли, как это работает. Учёные из Научно-исследовательского института Скриппса (Scripps Research) поделились своей версией механизма наркоза, ответственного за временное «отключение» пациента из окружающей реальности. Статья опубликована в трудах Национальной академии наук США (PNAS).
Чтобы понять как работает общий наркоз, авторы работы подготовили для клеток бассейн, наполненный хлороформом, и посмотрели, что произойдет. Воздействие анестезии привело к тому, что липидные кластеры на границах клеток сильно увеличились в размерах. «Разбухание» нарушило плотную «упаковку» кластеров, и они рассыпались на части, как шары в бильярде после первого удара. Среди «шаров» ученые обнаружили особый фермент — фосфолипазу. Фермент подсветили флуоресцентным веществом и отследили под микроскопом ее перемещение.
Для того чтобы механизмы действия наркоза на организм пациента прошли максимально эффективно и без особого вреда, перед проведением операций, врачи калибруют и подготавливают к работе наркозный аппарат.Wikimedia.org
Фосфолипаза возомнила себя тем самым первым «шаром», что разбил ее родной кластер, и отправилась на поиски собственной «жертвы». Исследователи того, как работает общая анестезия «в пробирке», заметили, что в качестве липидного кластера «для битья» фосфолипаза чаще всего выбирает тот, который содержит ионные каналы калия. Эти каналы высвобождают калий, приводящий к отключению нерва: так пропадает сигнал.
Вот он — механизм, который 175 лет оставался неизвестным науке! Оставалось лишь проверить, действительно ли он протекает в живых организмах. Естественно, людей к такому тестированию не допустили. Проверку того, как работает наркоз и что при этом происходит, решили доверить плодовым мушкам. Ученые искусственно снизили у них выработку фермента фосфолипазы — той самой, что любит разрушать чужие липидные кластеры. В результате, потребовалась двойная доза анестезии, чтобы усыпить крохотных любительниц подгнившей картофельной кожуры.
Авторы работы надеются, что их открытие поможет не только лучше понять что происходит под наркозом с организмом, но и повысить эффективность и безопасность проведения операций. Также, данное исследование сможет выявить новые подсказки в объяснении других сокровенных тайн мозга: как мы засыпаем, просыпаемся, что происходит при этом с клеточными мембранами, нейронами и самим мозгом.