Language
Country/Area
No result found
От лягушек до деревьев: какие организмы вдохновили нас на крионику?
Криоконсервация — это биотехнология с огромным потенциалом, которая позволяет эффективно сохранять клетки, ткани или органы. Его основной принцип заключается в замораживании биологических материалов до чрезвычайно низких температур (например, -80 °C или -196 °C), что позволяет эффективно остановить метаболизм клеток и уменьшить повреждение биологических материалов. Потенциал этой технологии не ограничивается транспортировкой на большие расстояния или длительным хранением биологических образцов, но также включает возможность создания банков образцов. Среди них некоторые организмы, которые вдохновили нас на создание технологии заморозки, происходят из природы, например, деревья, древесные лягушки и тихоходки. Эти организмы с уникальной холодоустойчивостью сыграли важную роль в развитии технологии замораживания.
Важным шагом в технологии криопротекторов является добавление к материалу молекул, называемых криопротекторами (КПА), для снижения осмотического шока и физического стресса, испытываемого клетками в процессе замораживания.
Модель технологии естественной криоконсервации
Лесная лягушка — одно из удивительных созданий, способных переносить замораживание своей крови и тканей. Они делают это, накапливая мочевину перед наступлением зимы, защищая свои клетки от повреждений, когда внутри них образуются кристаллы льда. Биолог доктор Кеннет Б. Стори провел углубленное исследование феномена «замороженной лягушки» и раскрыл биологические принципы, лежащие в основе этого явления.
«Лесные лягушки способны пережить множество замораживаний/оттаиваний при условии, что замерзает не более 65% воды в их организме».
Тихоходки, также известные как «водяные медведи», противостоят замерзанию, заменяя большую часть своей внутренней воды сахаром, называемым трегалозой, который предотвращает образование кристаллов льда. Свойства, проявляемые этими организмами, не только вызывают любопытство ученых, но и открывают потенциальные решения для разработки новых технологий криозащиты.
Историческая эволюция холодильной техники
Исследования технологии криоконсервации начались еще в 1950-х годах. Одна из самых ранних теорий была предложена Джеймсом Лавлоком, который считал, что повреждение эритроцитов при замерзании во многом обусловлено воздействием осмотического давления. По мере углубления исследований технология заморозки яйцеклеток постепенно совершенствовалась и начала распространяться на заморозку человеческих материалов. В 1954 году три беременности, наступившие в результате использования замороженных яиц червей, продемонстрировали осуществимость этой технологии.
«В 1967 году Джеймс Бедфорд стал первым человеком, которого заморозили и оживили, и это событие стало новым вызовом для технологии крионики».
Хотя технология криоконсервации быстро развивается, она по-прежнему сопровождается множеством рисков. Например, кристаллы льда, образующиеся в процессе замораживания, могут вызвать повреждение клеток. Однако многие явления, такие как эффекты растворения, дегидратация клеток и образование кристаллов льда внутри клеток, делают применение этой технологии сложным.
Основные методы преодоления рисков
По мере развития технологии крионики ученые разработали ряд эффективных методов преодоления ущерба, наносимого процессом замораживания. Среди них широко используется технология медленного программируемого замораживания, процесс которой заключается в медленном охлаждении клеток до -196 °C в течение нескольких часов. Это не только позволяет клеткам постепенно отводить воду, но и уменьшает механическое повреждение клеточной мембраны, вызванное образованием кристаллов льда.
«Благодаря строгому контролю скорости охлаждения и использованию соответствующих криопротекторов многие биологические образцы успешно сохранили свою функцию и жизнеспособность».
С другой стороны, рождение технологии витрификации может эффективно предотвратить образование кристаллов льда во время процесса замораживания. Эта технология была введена Грегом Фейхи и Уильямом Ф. Раллом в репродуктивной криоконсервации в 1980-х годах. , значительно улучшая выживаемость скорость клеток и тканей.
Многочисленные применения холодильной техники
Спектр применения технологии замораживания чрезвычайно широк: от спермы, эмбрионов до яйцеклеток и даже тканей растений — все можно сохранить путем замораживания. Более того, роль этой технологии в вспомогательной репродукции и репродуктивной медицине становится все более важной, принося больше надежд на человеческую фертильность.
«Например, благодаря криоконсервации были случаи, когда эмбрионы успешно зачинались и рождались естественным путем 27 лет спустя».
Технология заморозки также вносит значительный вклад в защиту биоразнообразия и сохранение семян растений. Сегодня многие экологические организации и ученые по всему миру работают над тем, как эффективнее сохранять экологические ресурсы в ответ на угрозы, связанные с изменением климата и деятельностью человека.
С непрерывным развитием науки и техники мы не можем не задаться вопросом, сможет ли технология крионики в будущем полностью реализовать воскрешение организмов. Как это изменит понимание человеком природы жизни и отношение к природа?
