XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Криобиология - дорога в долгую жизнь

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Леюшкина В.И. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Центр образования г. Певек

Деркач Н.П. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Центр образования г. Певек

Работа в формате PDF

88.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ.

Цель работы – изучить эволюцию крионики и выделить её перспективы.

Задачи исследования:

• Изучить литературу по теме исследования и проанализировать научные статьи и факты.

• Сравнить природную физиологию северных животных с научными фактами.

• Провести анкетирование среди подростков и взрослого населения.

• Представление результатов анкетирования, формулирование выводов.

• Рассмотреть один из современных методов лечения заболеваний при помощи криобиологии.

• Провести эксперимент.

Гипотеза: при использовании криопротекторов можно заморозить организм и в дальнейшем провести его разморозку. Это дает толчок к развитию медицины, технологии косметических разработок.

Актуальность моего исследования обуславливается тем, что в наши дни все дальше и дальше ученые при помощи биологии, химии и медицины продвигаются вперед к вечной жизни. Многие ищут ее в клонирование, стволовых клетках, в гене бессмертия т.д. Может ли рассчитывать человек на жизнь после смерти?

Объект исследования: Криобиология.

Предмет исследования: Холод.

Новизна исследования состоит в том, что впервые данный вопрос рассмотрен на школьном уровне.

Методы исследования: Теоретический:анализ научной литературы

Практический: эксперимент, анкетирование.

Криобиоло́гия (от др.-греч. κρύος — «холод», βίος — «жизнь» и λόγος — «учение») — раздел биологии, предметом изучения которого является воздействие низких температур на различные биологические процессы, отдельные части живых организмов либо организмы в целом.

Крионика – раздел криобиологии, включающий в себя криогенную инженерную практику и клиническую медицину. Учёные замораживают до сверх низких температур людей, которые умерли по какой-либо причине, с целью переноса их в тот момент, когда будет доступна технология восстановления всех функций организма. В основе крионики лежит снижение активности процессов жизнедеятельности. Анабио́з — временное замедление или прекращение жизненных процессов в организме под воздействием внешних или внутренних факторов.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

В ходе изучения теоретической части о науке криобиологии первый вопрос у меня возник как зимуют насекомые и паукообразные на крайнем Севере.

1. Выживание животных крайнего Севера.

В природе есть множество примеров замедления жизненно важных процессов на длительное время. Вот где берёт начало крионика. Чтобы показать, как животные продлевают свою жизнь при помощи анабиоза, приведу несколько примеров.

Жители Крайнего Севера называют его евражкой. Понаблюдав за животным, я сделала вывод, что во второй половине лета он начинает накапливать жир, который будет согревать его во время спячки, ведь температура в норе опускается до -3°С, и запасаться кормами на период пробуждения, так как в это время разнообразия пищи как такого ещё нет.

Также некоторые виды рыб, амфибий и насекомых оживали после размораживания. Один из них это углозуб или тритон – единственное земноводное животное Чукотки. Известен случай, когда он, вмороженный в лёд, ожил через 100 лет. Но если нижний температурный режим жизни тритона впечатляет, то верхний, весьма посредственный, при температуре выше 25 градусов углозуб погибает. В 1980х годах стало известно, что главной защитой от низких температур является глицерин, синтезируемый из гликогена, который запасается в печени и мышцах на зиму и распространяется кровью по всему организму. Глицерин вымещает воду из клеток. Она образует кристаллы льда в межклеточном пространстве без вреда животному. Жизнь всему организму спасает то, что сами клетки не замерзают.

Всё это не осталось без наблюдения людей. Учёные начали задумываться: «Животные могут, значит наверняка сможет и человек». Стали проводить опыты сначала с заморозкой микроорганизмов, затем с животными и только потом с человеком.

2. Первые исследования в криобиологии.

Роберт Эттингер. Кто же это такой? Его считают отцом криобиологии из-за его вклада в эту науку. Он написал такие книги, в которых говорил о теории замораживания, создал «Крионическое общество»; собрал, систематизировал данные и сформулировал концепцию крионики.

В 17 веке учёные первые начали проводить эксперименты с крионикой на животных, которые впадают в зимнюю спячку.

В 19 веке была использована смесь, состоящая из льда и соли для того, чтобы вылечить пациентку с опухолью матки. Оказывается, что, понижая температуру до -24°C, разрушается опухоль и образуется анастатический эффект.

Одним из существенных недостатков методов заморозки являлось химическое и физическое повреждение ткани, вызванное межклеточной и внутриклеточной кристаллизацией. Способ бороться с этим заключался в повышении концентрации, но в этом случае возрастает ядовитость. Тогда в 1980-х годах был разработан эффективный метод сверхбыстрой заморозки – витрификация, при помощи которой появилась возможность эмбрионам людей, стволовым клеткам, крови, сперме, яйцеклетки и образцам тканей храниться в течении нескольких десятилетий.

При опыте с заморозкой и разморозкой бабочек в 20 веке открыли первый криопротектор – глицерин.

В 1956 году Луи Рэ реанимировал сердце куриного эмбриона спустя несколько месяцев после пребывания в жидком азоте.

Первый человек, который предложил заморозку своего тела – это профессор психологии в Калифорнии Джеймс Бедфорд. Он скончался в семьдесят три года, будучи больным раком почек.

Есть два способа проведения процедуры криоконсервации: Медленное замораживание и витрификация.

При медленном замораживании понемногу удаляют воду из клеток и заменяют её криопротектором.

Витрификация заключается в моментальном замораживании без образования кристаллов. Этот метод актуален для проведения экстракорпорального оплодотворения. Такое техническое решение даёт возможность сохранить избыточные эмбрионы для дальнейшей их транспортировки в полость матки. Используют этот способ чтобы сохранить яйцеклетки или фертильную сперму, если пара планирует детей в будущем (даже в отдалённом)

В 2005 году в институте крионики впервые была разработана витрификационная смесь, с помощью которой остекловали (криоконсервировали) первого пациента.

Самым старым крионизированным человеком стала женщина 83 года. Наличие некоторых метаболитов говорит о том, что во время сохранения она ещё была жива. Двухлетняя тайская девочка – самый молодой в истории человек, подвергнутый криоконсервации.

3. Работа современных ученых в криобиологии.

Для проведения опытов учёные используют белки, клетки, ткани, органы и даже целые организмы. Замораживают, используя различные температуры, как умеренно низкие, так и криогенные – близкие к абсолютному нулю.

На Землю вообще планируют вернуть мамонтов и других древних животных. Но сложности возникают даже если клетки не повреждены временем и холодом. С этим столкнулись, например, в 21 веке испанские ученые, когда пытались клонировать козленка букардо (последний представитель вида умер за несколько лет до этого). В ходе эксперимента воссоздали 200 эмбрионов и подсадили 58 самкам обычной домашней козы. В итоге беременность наступила лишь у семерых, и всего одна смогла выносить плод. Козленок родился, но прожил лишь пару минут. Позже ученые обнаружили у него дефект легких. Но есть и удачные случаи, когда оживить пытаются более простые формы жизни, например, растения. Три года назад израильские ученые вырастили финиковую пальму из семян, которым 2 тысячи лет. А специалистам Пущинского научного центра удалось «реанимировать» смолевку, семена которой пролежали в мерзлоте 32 тысячи лет.

В Сибири оживили древнейших существ на Земле – двух нематод возрастом 32000 и 42000 лет. Образцы этих животных, которые относятся к круглым червям, были получены из вечной мерзлоты времен плейстоцена.Плейстоцен начался ориентировочно 2,5 млн лет назад и закончился 11,7 тыс. лет назад.

Также впервые были оживлены многоклеточные организмы – коловратки. Это маленькие беспозвоночные, представляющие огромный интерес для учёных во всём мире, ведь они имеют невероятную выживаемость. Замёрзших коловраток обнаружили в Якутске, возле реки, в почве, на глубине 50 метров. При дальнейших исследованиях было выяснено, что им 24 тыс. лет и они до сих пор живы! Самое важное, что эти существа умеют впадать в криптобиоз. Организм в этом состоянии не стареет.

10 июня 2022 года учёные из Китая создали клона арктического волка (вымирающего вида). Его здоровье ничем не отличается от обычных особей. В компании отметили, что технология клонирования — это надежда на спасение находящихся под угрозой исчезновения или уже вымерших видов, так как клетки, сохраненные при помощи заморозки и других технологий, в будущем можно использовать для клонирования особей того или иного животного, что является способом спасения многих видов.

(Можно сказать, что криопротекторы используются не только в медицине, но и в садоводстве, в косметологии и похудении. )

4.Достижения в криобиологии.

Благодаря значительным достижениям в криобиологии стало возможным производить обратную пересадку сегментов яичников при терапии онкологических заболеваний, которые приводят к апоплексии (разрушение/разрыв яичника). Это решается гормонотерапия или же обратная трансплантация сегментов яичника, которые были заранее сохранены. После лечения есть шанс забеременеть. Во всемирной практике были случаи, когда рождались здоровые дети.

Уже сейчас имеются возможные пути к продлению жизни: клонирование, выращивание органов из стволовых клеток, создание развитых нанотехнологий.

5. Какую пользу для человечества принесёт развитие криобиологии? (перспективы)

Сохранение образцов ДНК, эмбриональных стволовых клеток и образцов ткани вымирающих животных. Как например учёные уже работают над воскрешением мамонта.

(В 2012 году нашли на Новосибирском архипелаге, а если быть точнее на острове Малый Ляховский, Малоляховского мамонта. Несмотря на то, что он пробыл около 43 тысяч лет в холоде, мышцы его остались красные, и в нём текла кровь. К сожалению, клонирование не смогли осуществить, потому что целая яйцеклетка не была найдена. Но вероятность есть. Если получится отыскать сохранившуюся дезоксирибонуклеиновую кислоту, её трансплантируют в яйцеклетку слона, преждевременно убрав оттуда ядро. Слонихе подсадят зародыш, как суррогатной матери, и приблизительно через два года на свет родится мамонтёнок. В настоящее время подобным методом успешно клонируют различных других животных, например, собак, овец и лошадей.

Одно из важных изменений, которое принесёт криобиология – то, что не нужно будет торопиться завести детей в раннем возрасте, когда самим родителям нужна помощь. В 40 лет можно будет родить из генетически двадцатилетнего материала, полноценного и здорового. Даже от тех, кто утратил способность к размножению, но по-прежнему любимых. Крионика позволят не упустить время, пока оно есть.

Также планируется замораживать неизлечимо больных людей с целью переноса их в тот момент, когда будет доступна технология лечения болезни.

Реализуется мечта всех, кто тесно связан с космосом и изучением космического пространства – путешествие к различным планетам, дорога к которым длинной в десятки и сотни световых лет. Человек будет находится всю дорогу в криокапсуле и не состарится.

Учёные планируют оцифровывать данные мозга и воссоздать человеческий разум.

2. Практическая часть.

1.1 Свою практическую часть исследование по заморозке я выбрала плесень. Гриб-мукор – это род низших плесневых грибов. Сходствами его с животными являются то, что грибы, как и животные, не могут автономно генерировать органические вещества. Они все применяют готовые вещества, которые производят другие животные; имеют клеточные стенки, содержащие хитин; не имеют пластид, запасают углеводы в виде гликогена.

1. Заранее вырастила плесень на хлебе.

2. Приготовила две чашки Петри.

3. Одну из чашек с хлебом и грибом я оставила в помещении со среднестатистической температурой в 20°.

4. Вторую с таким же содержимым перенесла за окно и оставила на сутки.

5. Через 24 часа оставила обе чашки при комнатной температуре и стала проводить ежедневные контроль развития гриба-мукора .

6. После недели каждодневных наблюдений я сделала вывод, что оба образца идентичны в своём развитии.

Вывод: Замораживание - просто фунгистатическая мера: другими словами, это останавливает рост плесени, но не разрушает ее. Замораживание просто сделает форму бездействующей.

1. 2. . Анкетирование.

В ходе исследовательской работы было проведено анкетирование обучающихся молодого и взрослого населения. В анкетировании приняло участие 100 человек, им предлагалось ответить на следующие вопросы:

1.Вы знаете о криобиологии и о том, что изучает эта наука?

2. Хотели бы Вы подвергнуть свое тело заморозке?

3.Как Вы думаете, в будущем появится возможность разморозить и вылечить людей, которые на данный момент находятся в криокапсулах?

4.Хотелось бы Вам больше узнать об этой науке и о ее достижениях?

Анализ анкетирования населения показал:

Вывод: большая часть опрошенных не хотела бы подвергнуть своё тело криозаморозке. Поэтому одной из моих задач заключается в том, чтобы показать людям, что представляет собой наука криобиология, чего она смогла достичь и что ещё ждёт впереди.

Заключение

Таким образом, мы видим, что перспектив у криобиологии более чем достаточно. Однако на своем пути ученые столкнулись с множеством проблем, некоторые из которых уже решены и подтверждены удачными опытами. Главной проблемой до сих пор остается вопрос: «Как разморозить организм, не навредив ему?”, “Как заставить его снова жить и нормально функционировать?”

Крионика - это область научно-практической деятельности, которая интегрирует в себя криобиологию, криогенную инженерию и практику клинической медицины с целью разработки, и применения криостаза. Криостазом называют консервацию людей путем их замораживания до ультранизких (криогенных) температур. Целью крионики является перенос терминальных (обреченных на смерть) пациентов в тот момент в будущем, когда будет доступна технология для репарации ("ремонта") клеток и тканей и будет возможно восстановление всех функций организма и здоровья в целом. Такой технологией, по всей вероятности, будет нанотехнология и, в частности, разработанные в ее рамках молекулярные роботы. Помимо реанимации замороженных пациентов нанотехнология позволит вылечить все болезни и радикально замедлить процесс старения. Крионика является единственным методом, который дает людям шанс на личное бессмертие уже сейчас.

Список литературы.

1. Эттингер Р.: Перспективы бессмертия. - М.: Научный мир, 2003

2. Филипович Э.Г.: Холод и жизнь. - М.: Агропромиздат, 1989

3. Денков В.: На грани жизни. - М.: Знание, 1988

4. М. Соловьев.Технология бессмертия. Наука и жизнь, 1995, N 5, с.134-138.

5. И.В. Вишев. Нанотехнология - ключ к бессмертию и свободе. Компьютерра, 1997, N 41, с.48-50.

6. Научный иммортализм. · Проблема личного бессмертия. ... Очерки по криобиологии. 1972. ·

7. Н.С. Пушкарь, А.М. Белоус. Введение в криобиологию. 1975.

8. А.М. Голдовский. Анабиоз. 1981.

9. К.Б. Стори, Д.М. Стори. Замороженный, но живой.