1. Inhalt
  2. Navigation
  3. Weitere Inhalte
  4. Metanavigation
  5. Suche
  6. Choose from 30 Languages

Наука и техника

Новые подходы в ксенотрансплантологии

18.06.2007

Парниковый эффект, глобальное потепление, рост мировых цен на нефть – всё это факторы, побуждающие и даже вынуждающие инженеров искать альтернативу углеводородному топливу. Весьма перспективным в этом плане представляется этанол, получаемый на основе биомассы, то есть, проще говоря, путём переработки растительного сырья. Бразилия, богатая сахарным тростником, уже сегодня производит из него столько горючего, что даже экспортирует его в другие страны. Немало средств инвестирует в разработку таких технологий и мировой лидер по потреблению горючего – США. Вашингтонская администрация, обычно чрезвычайно сдержанная в поддержке начинаний, направленных на защиту климата, в данном случае проявляет небывалую финансовую щедрость. Правда, она руководствуется не экологическими, а политическими соображениями, резонно полагая, что широкое внедрение в экономику такого биогорючего позволит уменьшить зависимость страны от нестабильных и плохо прогнозируемых режимов, правящих в большинстве нефтедобывающих регионов. Так или иначе, по объёмам производства биоэтанола США сегодня уже почти сравнялись с пионером в этой области – Бразилией, – а многие американские фермеры даже полностью отказались от возделывания пищевых и кормовых культур и перешли на производство растительных энергоносителей. Вернее, одного энергоносителя: в США это не сахарный тростник, а кукуруза. Именно это обстоятельство, как выяснили теперь швейцарские учёные, и не позволяет считать производство биоэтанола значительным вкладом США в борьбу с глобальным потеплением климата. Оказалось, что с точки зрения эмиссии парниковых газов производство горючего из кукурузы ничем не лучше производства традиционного бензина из нефти, а с точки зрения ущерба окружающей среде оно даже ещё хуже. Но почему? Марсель Гаух (Marcel Gauch), сотрудник Швейцарского государственного центра технической и материаловедческой экспертизы, поясняет:

Потому что кукуруза требует очень интенсивного возделывания. Высок расход удобрений, высок расход пестицидов и гербицидов, высок расход дизельного топлива, необходимого для агротехнической подготовки поля и переработки промежуточных продуктов. Всё это в сумме сказывается крайне негативно.

По поручению сразу трёх правительственных ведомств Швейцарии – энергетики, окружающей среды и сельского хозяйства – Государственный центр технической и материаловедческой экспертизы составил экобаланс четырёх различных видов горючего на растительной основе – биоэтанола, биометанола, биометана и дизельного биогорючего. Оказалось, что хотя использование этих видов топлива может снизить эмиссию парниковых газов на 30 процентов, возделывание и переработка растительного сырья для их производства наносит порой весьма серьёзный ущерб окружающей среде, что сводит на нет все прочие преимущества такого альтернативного горючего. К числу наиболее сомнительных с точки зрения экологии видов сырья как раз и относится кукуруза. В частности, она требует массивного использования азотистых удобрений, что приводит к эмиссии закиси азота N2O, известной под названием «веселящий газ»:

А веселящий газ вызывает во много раз более сильный парниковый эффект нежели углекислый газ. Поэтому даже незначительная эмиссия веселящего газа чревата драматическими последствиями для климата, –

говорит Марсель Гаух. Помимо этого, парниковые газы образуются при переработке кукурузных зёрен:

Для получения спирта нужно, по сути дела, сварить из растительного сырья брагу, а потом эту брагу перегнать, доведя концентрацию этанола до 99-ти процентов. Этот процесс весьма энергоёмок, а американцы, как ни странно, всё ещё используют для этих целей ископаемые углеводороды, а не отходы своего собственного производства, как это уже давно делают бразильцы. Почему американцы так поступают, с научной точки зрения совершенно непонятно.

Тем более, что именно при производстве этанола из кукурузы образуется особенно много отходов, которые вполне могли бы послужить топливом для теплоэлектростанции. Ведь в дело идут только богатые крахмалом зёрна кукурузы:

То есть кукуруза представляется очень сомнительным источником энергии, особенно если иметь в виду, что до сих пор для этой цели используется не вся биомасса, а одни лишь початки. Все стебли выбрасываются, идут в отходы, –

поясняет Марсель Гаух. Сахарный тростник в качестве биосырья гораздо экологичнее. Во-первых, потому, что при его переработке бразильцы не используют ископаемые энергоресурсы. А во-вторых, потому что тростник не требует такого количества удобрений как кукуруза:

Сельскохозяйственные процессы – вот что является доминирующим фактором при составлении экологического баланса различных видов биотоплива, –

говорит Райнер Ца (Rainer Zah), глава отдела экологического баланса Швейцарского центра технической и материаловедческой экспертизы, и добавляет:

Раньше мы как-то не в полной мере осознавали, насколько важен этот фактор. Теперь же мы понимаем, что снижение выбросов парниковых газов – далеко не единственный критерий при определении общего уровня воздействия биотоплива на окружающую среду. Сама по себе приставка «био» ещё не может служить гарантией экологичности.

Таким образом, в деле защиты климата биотопливо может оказаться ничем не лучше обычного бензина. Швейцарская партия зелёных даже выступила с требованием запретить ввоз в страну этанола из американской кукурузы. Между тем, уже в ближайшие четыре года мировой объём производства биотоплива, согласно прогнозам ООН, удвоится. Это налагает особую ответственность и на политиков, – говорит Матс Карлссон (Mats Karlsson), возглавляющий энергетическую программу ООН:

Топливо на основе биомассы – это весьма привлекательная альтернатива ископаемым энергоносителям. Однако биотопливо требует критического подхода и трезвой взвешенной оценки: каков его экологический баланс? Не связано ли производство биомассы для топлива, скажем, с вырубкой лесов, с вытеснением кормовых или пищевых растений. Это серьёзные вопросы, и политики не вправе о них забывать.

А теперь – другая тема. Больных, ожидающих очереди на трансплантацию того или иного органа, становится всё больше. Например, в одной только Центральной Европе примерно 12 тысяч пациентов срочно нуждаются в пересадке почки. Однако донорских органов катастрофически не хватает. На прошлой неделе в Берлине состоялся уже 10-й по счёту Международный симпозиум по проблемам ксенотрансплантация – так называется пересадка людям органов животных. Это направление трансплантологии считается одним из наиболее перспективных, именно с ним медики связывают свои надежды если не на решение, то хотя бы на снижение остроты проблемы дефицита органов. А главную роль в спасении человечества предстоит, судя по всему, сыграть свинье, поскольку и её размеры, и строение большинства органов, и генетические особенности близки человеческим. Во всяком случае, за последние годы в США уже появилось несколько свиноферм особого рода. Здесь в строго стерильных условиях, больше напоминающих операционную, нежели привычный хлев, выращивают свиней, которым предстоит со временем стать поставщиками тканей и органов для трансплантации человеку. Чем же такое животное отличается от всех прочих своих сородичей – поставщиков мяса и сала для пищевой промышленности? Профессор Бернард Херинг (Bernard Hering) из университета штата Миннесота в Миннеаполисе поясняет:

Это свинья, которая не может заразить человека никакими болезнями. Требования к безопасности здесь чрезвычайно высоки. В качестве донора может использоваться только животное, содержащееся уже в третьем поколении в таких стерильных условиях.

Помимо того, что многие свиные органы от природы имеют значительное сходство с человеческими, эти животные хорошо поддаются генетической модификации. Это позволяет добиться более полного соответствия органов донора-свиньи потребностям организма реципиента-человека. В частности, уже довольно далеко медики смогли продвинуться в разработке методики пересадки больным людям особых клеток поджелудочной железы свиньи – так называемых бета-клеток островков Лангерганса. Эти клетки производят инсулин и в то же время не распознаются иммунной системой человека в качестве чужеродных, поэтому исследователи намерены трансплантировать их больным, страдающим сахарным диабетом. Причём уже в ближайшем будущем, – уверен профессор Херинг:

Я так считаю, потому что уже две группы исследователей – наша и группа из университета Эмори в Атланте, штат Джорджия, – смогли показать, что пересадка бета-клеток поджелудочной железы свиньи компенсирует сахарный диабет у обезьян, причём этот эффект носит довольно долговременный характер – от полугода до года. Результат представляется нам весьма многообещающим. Мы полагаем, что если приложить соответствующие усилия, то уже через несколько лет эта методика может войти в клиническую практику.

Бета-клетки свиньи предполагается пересаживать непосредственно в печень пациентов – там они функционируют наиболее эффективно. Теперь учёные работают над тем, чтобы, во-первых, увеличить продолжительность этого эффекта и, во-вторых, полностью исключить перенос вирусной инфекции. Речь идёт о так называемых свиных эндогенных ретровирусах, которые заключены в геноме свиньи. Вирусолог Йоахим Деннер (Joachim Denner) из института Роберта Коха в Берлине поясняет:

Свиные эндогенные вирусы невозможно устранить в процессе селекции, поскольку они присутствуют в геноме каждой особи. Здесь требуются иные подходы. С одной стороны, мы отбираем животных, у которых этих вирусов мало, а с другой, используем методы генетической модификации. Свою задачу мы видим в создании таких линий трансгенных свиней, чтобы экспрессия свиных эндогенных ретровирусов была у них полностью подавлена.

Не решена пока и давно известная проблема отторжения пересаженных органов. Весьма актуальная при трансплантации от человека человеку, в случае межвидовой трансплантации она становится ещё более острой. Правда, первую реакцию, наступающую уже через несколько минут после пересадки, учёные научились эффективно подавлять с помощью мощных иммунодепрессантов. Справиться с долговременной реакцией оказалось гораздо сложнее. И всё-таки исследователи надеются со временем решить эту проблему и так генетически модифицировать свинью-донора, что её органы перестанут вызывать реакцию отторжения у реципиентов-людей. Профессор-кардиолог Бруно Райхарт (Bruno Reichart) из Мюнхенского университета говорит:

Вероятно, ксенотрансплантация окажется успешной лишь в отношении сравнительно простых органов – таких как почка или сердце. Я полагаю, что пересадку свиной почки удастся осуществить чуть раньше, сердца – чуть позже, там пока больше проблем, но и это со временем получится. Думаю, году в 2010-м, может, в 2009-м или в 2011-м.

Следует заметить, что другие эксперты называют примерно те же сроки...

И в заключение передачи – о надёжности инженерных сооружений, призванных защитить Новый Орлеан от нового катастрофического наводнения. Вопрос весьма актуальный. Дело в том, что наблюдаемый в последние годы рост числа штормов и ураганов в центральной части Атлантического океана не обязательно свидетельствует о глобальном антропогенном потеплении климата, как это принято считать. Группа американских и шведских исследователей пришла к заключению, что в действительности речь идёт, напротив, лишь о возвращении к норме, поскольку в 70-е и 80-е годы экстремальные погодные явления случались здесь гораздо реже обычного – в среднем лишь полтора раза в год, – между тем как норма составляет около 3,5 раз в год. А значит, вероятность повторения катастрофы, вызванной ураганом «Катрина» около двух лет назад, не так уж мала. Вряд ли эта новость может заманить обратно бывших жителей Нового Орлеана, до сих пор не вернувшихся в свои полуразрушенные дома. Дамб, призванных защитить от наводнений этот город в дельте Миссисипи, здесь возведено предостаточно – их общая протяжённость составляет около 600 километров, – однако свою функцию они выполняют плохо. Такой вывод содержится в представленном на днях докладе Американского общества инженеров-строителей. Роберт Гилберт (Robert Gilbert), профессор Техасского университета в Остине и ведущий автор доклада, поясняет:

В нашей работе мы сравнили технические характеристики инженерных сооружений, защищающих Новый Орлеан от ураганов, с требованиями к безопасности обычных водоподъёмных плотин в США. В принципе и дамбы, и плотины выполняют одну и ту же функцию – удерживают воду. Анализ показал, что риск аварии на дамбах вокруг Нового Орлеана в случае экстремальных природных явлений намного выше, чем на любой крупной плотине страны.

Вот уже 30 лет все плотины в США проектируются и возводятся с таким расчётом, чтобы среднестатистическая вероятность их аварийного разрушения не превышала одного раза в 100 тысяч лет. То есть плотины должны выдерживать даже мощные землетрясения, не говоря уже про тайфуны, ураганы и тому подобное. Что же касается дамб вокруг Нового Орлеана, то там о столь высоких требованиях к надёжности не может быть и речи. Когда ураган «Катрина» силой 5 баллов обрушился на побережье, город был обречён. Профессор Гилберт говорит:

Система дамб существует здесь всего 40 лет, и вот уже одно аварийное разрушение произошло. Между тем, вызвано оно не таким уж редким и экстраординарным событием: по нашей оценке, такие события будут здесь повторяться в среднем каждые 50-100 лет.

Под натиском «Катрины» дамбы Нового Орлеана прорвались сразу в 50-ти местах. Но даже если бы они и выдержали, всё равно количество погибших исчислялось бы сотнями, потому что недостаточной оказалась не только прочность, но и высота дамб: во многих местах вода просто затопила город поверх защитных заграждений. Как же быть? Конечно, напрашивается идея укрепить и нарастить дамбы, но её реализация – при такой протяжённости дамб – обошлась бы в десятки миллиардов долларов. Да и это не дало бы никакой гарантии, что трагедия не повторится. Поэтому профессор Гилберт делает ставку на концепцию быстрой и эффективной эвакуации населения:

Вместо того, чтобы проектировать систему дамб, надёжную на все сто процентов, что в принципе невозможно, разумнее было бы позаботиться о том, чтобы прорыв дамб не приводил к катастрофическим последствиям. Ведь на нефтяные вышки в Мексиканском заливе «Катрина» обрушилась с такой же силой, что и на Новый Орлеан, там и материальный ущерб составил примерно ту же сумму, но весь персонал удалось эвакуировать – а это 25 тысяч человек. И никто не погиб, никто даже не был ранен.