Енергия от китовете (Синята икономика)

Това е втората подглава от главата „От най-големия до най-малкия“ от Синята икономика.

Преди много години китът бил сухоземен бозайник, който се завърнал в морето и еволюирал в най-голямото живо същество на планетата. Днес ловът на китове (основно заради маста им) почти е довел до тяхното пълно унищожение. Бяха ни нужни 250 години човешко развитие, за да осъзнаем, че истинското чудо на кита не се състои в неговата мас, а в способността му да генерира шест до дванадесет волта електрически ток, използвайки само натрий, калий и калций. Това е удивително, защото китовете разчитат само на крил и дребни риби за източник на храна и енергия. Тази способност за биохимично генериране на електричество е проучена от проф. Рейнолдс, наблюдавал ритъма на сърцето на китовете в продължение на над три десетилетия.

Рейнолдс се запитва как сърцето на този огромен бозайник се е адаптирало при удивителните физически и физиологични трансформации на кита. С всеки удар в продължение на 80 години живот без никаква поддръжка или външна намеса, сърцето на кита изтласква близо 950 литра кръв по артерии и вени с обща дължина над 160 милиона километра. Докато мускулите, клапите, вените и артериите еволюирали с годините, Рейнолдс се запитал как китът успява да разпредели електрическия поток в огромното си тяло и да координира ритъма на сърце, 1000 пъти по-голямо от това на предшественика си. Няма известни случаи на спиране на сърдечната дейност на китовете. Но ако нашето сърце бъде обвито в толкова много мас, то просто ще престане да работи.
Рейнолдс си задава някои ключови въпроси: какво можем да научим от това? Той започва усилено да събира всякакви данни за сърцето на кита и други бозайници. Желаейки да запише и състави графика на биенето на сърцето на кита, той разработва устройство за ЕКГ, което се прикрепва към тялото му и предава данни посредством сателитна връзка до неговия изследователски център. Можем да си представим трудностите при разработването и създаването на устройството и осигуряването на предаването на електронни данни, но истинското постижение било прикрепването на уреда към тялото на кита. Рейнолдс го правил ръчно, едно по едно за всеки кит, работейки в лодка в открито море.

Работата му продължава пет десетилетия, но не се ограничава само до китовете. Той записва ЕКГ на над 200 животни, някои от които миниатюрни като мушичка, редки като розов делфин в Амазония или любопитни като тревопасната игуана в Галапагос. Днес Рейнолдс и екипът му са натрупали 10 000 ЕКГ-та на китове. Те използват усъвършенствани системи за филтриране на звука, които първоначално са били създадени за военни цели за подслушване. Това улеснява неимоверно изследванията, защото отстранява необходимостта от физическо прикрепване на апаратурата към тялото на китовете. Екипът събира толкова много данни, че Рейнолдс успява точно да опише функционирането на сърцето на кита. Допълнителна удивителна информация е събрана от дисекции на загинали китове, изхвърлени от вълните на морския бряг. Учените твърдят, че китовете имат канали от клетки, чиято единствена цел е да насочва електрическия поток в и около сърцето. Те координират електрическите потоци и са способни да се променят така, че да заобикалят увредената тъкан.

Любопитството на Рейнолдс го отвежда далеч отвъд наблюдението на сърдечния ритъм. За да разбере как на молекулно ниво натрият, калият и калцият се съчетават, за да създадат електрически поток без да се нуждаят нито от метал, нито от батерии, той изучава генезиса на развитие на сърцето на кита, започвайки още от образуването на ембриона в мига на зачеването. Въз основа на откритията си, той създава триизмерно виртуално сърце. Използвайки инженерен софтуер, дава на други учени и кардиолози достъп до информация, която може да бъде представена нагледно пред очите им.

Неговите наблюдения го карат да преосмисли основите на пейсмейкъра. Превърнал се вече в широко разпространено устройство, удължаващо живота на милиони души, пейсмейкърът замества естествената способност на сърцето да генерира електрически потоци със захранван от батерии уред, който прониква дълбоко в него. Но стотици хиляди устройства започват да дават дефекти. Това кара Рейнолдс да потърси отговори отвъд очевидното. В началото той се колебае заради простотата на идеята си. Вдъхновен от кита, решава, че може да пресъздаде тези тръбички с дебелина, колкото една клетка, които да подобрят разпределението на електрическите потоци в сърцето. Той си представил, че може да замени съществуващото устройство, което самият той бил изобретил, с карбонови тръби с нано-размери, които притежават същата сила като пейсмейкъра. Вместо да замества естествената функция на сърцето, миниатюрната карбонова нишка просто щяла да пренасочва електрическите потоци от здравата към болната тъкан на сърцето. Това била революционна мисъл – да надгради съществуващия капацитет за създаване на електрически потоци, като просто подобри проводимостта.

Втората революционна концепция се основава на откритието, че китът, всички останали бозайници и дори мухата създават и провеждат електрически потоци без да се нуждаят нито от батерия, нито от кабели. Видовете, обитаващи нашата планета, са се научили да създават електричество по най-ралични начини: чрез гравитацията, температурни разлики, разлики в нивото на pH, кинетична енергия от движението на мускулите, пиезоелектрическа енергия (възникване на поляризация на диелектрик под действието на механично напрежение) от движението на сърцето и кръвта, енергия, извлечена от CO2, и съдържащи се в тялото биометали. Проучванията на Рейнолдс показват, че всички тези приложения, разработени от различните видове, работят и са се доказали в продължение на милиони години.

Той разработва серия от нови медицински устройства, които работят, както всичко останало в природата – без кабели или батерии. Основният му фокус е върху начина, по който китовете създават непрекъснат поток от електрически импулси с помощта на миниатюрно количество и много точна координация на химическите реакции между калий, натрий и калций. Медицинските устройства и системите за мониторинг, които той създава, се предлагат от компанията КороКеър и разчитат само на източници на енергия, които съществуват в и около тялото.

Първото приложение, което Рейнолдс създава, нано-пейсмейкърът, е миниатюрно устройство, дълго 700 нанометра, което се контролира от най-новите микропроцесори. То е вдъхновено от провеждащите електричество канали в сърцето на кита и вече е доказало практическата си приложимост в лабораторни условия. Аргументът, че това работи успешно в китовете, обаче, не звучи достатъчно убедително за Агенцията за контрол на храните и лекарствата. Разходите за превръщане на този прототип в официално одобрен медицински уред възлизат на от 100 до 500 милиона долара. Въпреки че Рейнолдс разполага с ограничени ресурси, той разчита на очакваните продажби на бъдещи открития, за да финансира клиничните тестове.

Лесно е да разберем защо пазарните лидери при продажбите на пейсмейкъри, които в момента имат осигурен пазар за десетилетия напред, биха отхвърлили подобно откритие. Те печелят от всяка хирургическа операция, така както и фармацевтичната промишленост, която ще осигурява лекарства за пациента до края на живота му. Как биха реагирали водещите производители на пейсмейкъри на иновация, която премахва гарантираните приходи от минимум $50 000 на всеки пациент с диагноза лечима сърдечна аритмия и още $50 000 за лекарствата, които ще закупува през остатъка от живота си? Всички тези разходи могат да бъдат заменени от процедура, струваща $500. Поставянето на нано-тръби се прави през катетър и не изисква цялостна упойка. Тъй като е малко вероятно пациентите да се нуждаят от последващо лечение, разходите на застрахователните компании падат 2000 пъти. Затова застрахователите би трябвало да приемат едно подобно решение с отворени обятия.

Подобни творби


This entry was posted in За Природата and tagged , , , , , . Bookmark the permalink.

Comments are closed.