Помоги проекту - поделись книгой:
6. Малый фламинго (Phoeniconaias minor)
Дайте мне одно колесо...
Принцип первый — удержаться на…
Такие одноколесные велосипеды (обычно их называют унициклами) видел каждый, кто бывал в цирке. Главная их особенность: седло расположено над колесом, так что получается нечто вроде перевернутого маятника. Седоку при стоянке на месте приходится все время искусно балансировать, потому что одноколесник неустойчив и постоянно стремится упасть в любую сторону — в отличие от обычного велосипеда, который падает только влево или вправо. Падение можно предотвратить передвижением машины. Таким способом удерживают, скажем, трость на вытянутой ладони. Двигая руку в сторону наклона, можно удерживать трость в вертикальном положении. Главное — точно рассчитать и успеть сделать нужное движение. Именно так работает известный Segway, только его колеса (в отличие от велосипеда они «надеты» на одну ось) подкручивает электромотор по командам гироскопического датчика угла наклона. Да так быстро и точно, что, в отличие от циркового уницикла, его колеса кажутся неподвижными, так как компенсация осуществляется с точностью до миллиметра.
Унициклы делают для фристайла и триала (преодоление препятствий), для скоростной езды и дальних путешествий, с педалями прямо на оси, с цепной или фрикционными передачами и даже… с муфтой свободного хода и тормозом. А есть и вообще без педалей и седла (BC Wheel). По сути, просто колесо с торчащей наружу шероховатой ступицей увеличенного радиуса, на которой и стоит ездок, напоминая издали пришельца-колесонога. Диаметр колеса унициклов обычно лежит в интервале от 51 до 91 сантиметра. Маленькие используют для фристайла, где требуется крутое маневрирование, большие — для дальних путешествий. Между этими полюсами располагаются колеса для триала и горных унициклов.
Принцип второй — усидеть в…
Моноцикл (иногда его называют monowheel) получится, если снять беличье колесо с оси и поставить на землю. Перебирая лапками, зверек пытается взобраться наверх, но упрямая сила тяжести поворачивает барабан так, что белка вновь оказывается внизу. Уберите ось — и беличье колесо покатится. В моноцикле седло расположено внутри колеса так, что центр масс всей конструкции оказывается ниже оси вращения (которая в моноциклах всегда виртуальна). Поэтому седоку остается лишь удерживать равновесие в поперечном направлении. Но с этим умеет справляться каждый велосипедист. Первый моноцикл появился в 1869 году и имел педальный привод: ведущее колесо с педалями катилось по внутренней стороне большого полого колеса. Сегодня моноциклы в подавляющем большинстве снабжены каким-либо двигателем, электрическим или бензиновым. При этом гнаться за мощностью нет особого смысла: все равно за разгон отвечает сила тяжести. Если чрезмерно «поддать газу», колесо просто не успеет повернуться и седок окажется вниз головой. Та же проблема и с торможением: замедление определяет опять же момент силы тяжести, так что без некоторых специальных мер быстро остановить моноцикл невозможно. Можно сказать, это аппарат для спокойных ездоков: резкие манипуляции тормозом или газом быстро выбросят вас из седла.
От теории к практике: японский segway
На прошлогоднем автосалоне Honda удивила весь мир электроунициклом U3-X. Японцы решили, что второе колесо у Segway лишнее, и совсем его убрали. Но как заставить получившийся уницикл не заваливаться набок? Решено было использовать тот же принцип, что и для продольной стабилизации, в итоге конструкция единственного колеса получилась весьма заковыристой. На его обод насадили множество маленьких колесиков, вращающихся в поперечном направлении. Таким образом U3-X может ехать не только вперед или назад, но и вправо или влево. В этом случае основное колесо стоит на месте, а вращаются маленькие поперечные колесики. Они, разумеется , тоже получают команду от компьютера, обрабатывающего сигналы гироскопического датчика угла поперечного наклона. Иными словами, получился тот же Segway, только с двумя степенями свободы. Ездят на U3-X не стоя, а сидя на раскладывающемся сиденьице. Наклонились вперед — поехали вперед, наклонились вправо — поехали вправо. А можно и по диагонали! При этом думать о поддержании равновесия не нужно: на то и система стабилизации. Уницикл Honda получился куда легче и компактнее, чем Segway: весит меньше 10 килограммов, в высоту всего 650 миллиметров, а в ширину — 160. Литий-ионный аккумулятор может работать в течение часа — хватит, чтобы покататься по офису или супермаркету. Как и у Segway, скорость U3-X ограничена «пешеходными километрами». Ведь резкое торможение для унициклов — невыполнимая миссия.
В Бразилию за моноциклом
Если уницикл U3-X пока уникален, то моноциклы собирают любители по всему миру. Но обычно энтузиасты ограничиваются изготовлением одного аппарата — для себя любимого, а вот бразильский инженер Тито Лукас Отт поставил свой WheelSurf на конвейер. Его колесо диаметром 1,7 метра позволяет довольно удобно разместиться внутри вместе с моторчиком Honda рабочим объемом 31 см3 и мощностью 1,6 л. с. Этого вполне хватает, чтобы разогнаться до 40 км/ч секунд за восемь. Изобретатель утверждает, что в экстренном случае остановить WheelSurf можно на отрезке всего в 8–10 метров. Для этого впереди выдвигаются маленькие опорные колесики, предотвращающие кульбит седока.
Бразильский WheelSurf стоит около 3500 долларов. Впрочем, его производство, говорят, уже организовано в Китае, так что цена не может не снизиться. Собственно говоря, на подобном моноцикле можно и в кругосветку отправиться, проблема лишь в том, что далеко не во всех странах готовы допустить столь необычный экипаж на дороги общего пользования. Терпимее всех в этом отношении, пожалуй, американцы и, конечно, бразильцы. (Заметим, что и Segway довольно долго пробивал бюрократические препоны в странах Евросоюза. Проводили даже крэш-тесты, имитирующие наезд на пешехода и столкновение с автомобилем.)
Между прочим, катиться по дороге внутри колеса на скорости даже в 40 км/ч само по себе довольно острое ощущение. Но можно и еще добавить адреналина. Например, поставить «восьмерку» от Buick, разогнаться до 85 км/ч, заявив теоретически достижимую «максималку» в 160 км/ч… Это, кстати, не фантастика: таков Monowheel, созданный Kerry McLean из Мичигана и (самое удивительное) получивший дорожный допуск!
Поперед колеса
Наш экскурс в мир моноциклов был бы неполным без упоминания аппарата RIOT Wheel, созданного в 2003 году Джейком Лайоллом (Jake Lyall). В самом названии конструктор выражает честолюбивую претензию изобрести колесо, аббревиатура RIOT (буквально — «бунт») расшифровывается как Re-Invention Of The. И ему это практически удалось. Дело в том, что сиденье водителя здесь расположено не внутри, а перед колесом. Упасть на землю ему не позволяет противовес массой 204 килограмма. Вот он-то как раз внутри. Потому и тяжелее седока. Центр масс, как и во всех моноциклах, тут ниже оси вращения, которая (важное отличие!) здесь не виртуальна, а вполне осязаема. На ней закреплены и все агрегаты, и своеобразные неравноплечные качели. Такая схема позволила сделать диаметр колеса меньше (прятать внутрь человека уже не нужно). Появилось место для пружинной подвески сиденья, которое при разгоне и торможении качается в пределах 15°. Двигатель от скутера Honda имеет рабочий объем 80 см3 и может обеспечить крутящий момент в 163 Н[?]м. Колесо RIOT хоть и невелико в диаметре, зато широкое: целых 50 сантиметров. Повернуть его довольно трудно, поэтому рулить помогает тридцатикилограммовый гироскоп с отдельным электроприводом. Под левой рукой водителя расположен селектор газа, а под правой — джойстик для поворота вправо или влево.
Итак, для совершения путешествия вокруг света на (а чаще «в») единственном колесе если и остались препятствия, то, скорее, бюрократического свойства. По сильно пересеченной местности на моноцикле не поедешь, а на шоссе пока не везде пускают. Но рано или поздно появится энтузиаст, который возьмется осуществить на нем кругосветное путешествие. А подходящее колесо для этого ему, конечно, дадут. Уже не проблема.
Зубной эликсир
Зоологам известно 2700 видов змей, и каждый пятый ядовит. Ежегодно в мире от змеиных укусов умирают более 100 000 человек. Основная доля жертв приходится на Индию, страны Юго-Восточной Азии и Южной Америки. Рекорд по числу унесенных человеческих жизней принадлежит семейству аспидовых, к которому относятся кобры, собственно аспиды и африканские мамбы, а по силе действия — морским змеям. Книга рекордов Гиннесса самым ядовитым признала ластохвоста (Hydrophis belcheri), чей яд в тысячу раз сильнее, чем у королевской кобры. Но случаи нападения этой рептилии на человека крайне редки, поэтому в число самых опасных ластохвост не входит. Зато сухопутная змея тайпан — истинное исчадие ада. От ее укуса смерть может наступить уже через несколько минут, и, согласно статистике, каждый второй пострадавший умирает.
Состав яда каждой змеи уникален, по нему, как по штрихкоду, химики могут определить вид рептилии. Змеиный яд — это сложная смесь органических и неорганических веществ, в том числе коротких пептидов с молекулами из нескольких аминокислотных остатков и белков. Большинство из них работают как ферменты, и у каждого свое амплуа. Набор белков может быть похожим, зато персональный состав и количество различны, поэтому они и действуют по-разному.
Быть укушенным гюрзой или коброй — не одно и то же. Яд гюрзы обезображивает. Россыпи синяков, отеки, черные пятна омертвевших тканей, внутренние кровоизлияния — все это вместе с вялостью из-за нарушения работы сердца и понижения кровяного давления составляет характерную картину тяжелого отравления гемолитическим токсином. Такая же картина после укусов гадюки, эфы и щитомордника. Их яд действует главным образом на кровь и кровеносную систему жертвы. Совсем иная картина при укусах кобры, ее родни из семейства аспидовых и морских змей. Внешние повреждения незначительны, поскольку в этом случае вся сила «отравы» направлена на нервную систему. Она парализует нервы и мышцы, вызывает судороги, сменяемые вялостью, и далее — самое страшное, отчего обычно наступает смерть, — остановку дыхания. Вооружившись этими знаниями, можно упрекнуть Шерлока Холмса в ошибке, сделанной им при определении змеи, жертвой которой пала героиня «Пестрой ленты». Судороги у Эллен Стонер могла вызвать змея с нервно-паралитическим ядом, а к ним болотная гадюка (swamp adder, как определил ее Холмс) никакого отношения не имеет, яд гадюк работает по гемолитическому принципу.
Боевой комплекс
Ядовитые железы змеи — это видоизмененные слюнные, выполняющие новую функцию, а белки ядов — это модифицированные пищеварительные ферменты, например ферменты из группы фосфодиэстераз. Их специальность — отрезать от органических молекул фосфатные группы (в любом организме все чужеродные полимеры сначала разбираются на части, чтобы потом из них можно было собирать собственные). Фосфодиэстеразы змеиного яда выполняют похожую работу, но очень энергично и с большим выходом побочного продукта — гистамина, который расширяет кровеносные сосуды, что замедляет ток крови и приводит к ее застою, отеку тканей и падению артериального давления. В результате жертва становится вялой и теряет способность к сопротивлению, что и требуется хищнику.
Один из основных видов оружия кобр и других змей из семейства аспидовых — холинэстераза. У этого фермента специализация очень узкая: он «откусывает» небольшой фрагмент (остаток уксусной кислоты) от ацетилхолина и тем самым дезактивирует его. В электрической схеме нервных цепочек холинэстераза служит своего рода гасящим импульс демпфером, ведь после каждого импульса клетка должна «успокоиться» и приготовиться к восприятию следующего. В контакте между нервами, как в микросхеме, все элементы микроскопические и количества действующих веществ тоже очень небольшие. Но если в тонко сбалансированную систему запустить избыточное количество одного из реагентов, она перестанет работать: шквал холинэстеразы надолго выведет из строя нервную цепь. Основным компонентом яда гадюки считается фермент протеаза. Его мирная профессия — быстро расщеплять белки в ходе пищеварения, при перестройке тканей или росте органов. Но в составе змеиного яда протеаза приобретает огромную разрушительную силу. Фермент крушит направо и налево все белки из системы свертывания крови, уничтожая и те, которые отвечают за образование в ранах сгустков, и те, которые поддерживают эритроциты на плаву. Именно благодаря комплексному действию протеазы, а также других пищеварительных ферментов, змеиный яд и представляет особую опасность.
Зачем змее яд?
Тройственный союз
Отравление змеиным ядом — результат работы ферментов, свойства которых зависят от последовательности аминокислот. На сегодняшний день ученые расшифровали ее для сотен компонентов ядов разных видов.
С помощью рентгеноструктурного анализа и расчетов на мощных компьютерах они строят объемные модели белковых молекул, чтобы понять, какие их участки отвечают за ядовитые свойства и с какими веществами в организме они взаимодействуют. Все компоненты животных ядов работают по одному из трех принципов: в организме жертвы они либо разрушают какие-то молекулы, либо связываются с ними и тем самым лишают активности, либо в силу более высокой собственной активности опережают их действие. Разрушительно действует гиалуронидаза, фермент, содержащийся в яде любой змеи. Его профессия — деструкция мукополисахаридов — своего рода цемента, скрепляющего между собой живые клетки. Нарушение межклеточных связей делает ткань проницаемой и открывает дорогу другим компонентам яда. Второй принцип у кишечных токсинов, свойственных всем ядовитым рептилиям: они связываются с рецепторами гладкой мускулатуры кишечника, выводят их из строя, что по признакам похоже на тяжелое пищевое отравление. Третьим способом действуют некоторые из нейротоксинов, например альфа-бунгаротоксин из яда тайваньского бунгара. По реакции он опережает ацетилхолин — медиатор, с помощью которого нервный импульс передается от одной клетки к другой, делает нервные окончания бесчувственными и приводит к параличу мышц. В яде любой опасной змеи есть компоненты со всеми тремя злодейскими наклонностями.
Секрет Рикки-Тикки-Тави
Драгоценные капли
В Институте Бутантан (город Сан-Паулу, Бразилия) — одном из крупнейших биомедицинских исследовательских центров, где разрабатывают вакцины, сыворотки и противоядия от разнообразных токсинов, постоянно содержат около 12 500 змей (в основном каскавела и жарарака), от которых получают до 5–6 литров ядовитых выделений в год (1–1,5 килограмма в сухом весе). Чтобы получить такое количество, змей «доят» каждые 2–3 недели. От мелких экземпляров за один раз получают по 20–40 миллиграммов (в сухом весе), от крупных — по 500–900 миллиграммов.
Традиционный способ отбора яда — механический, для чего ядовитые железы рептилии с усилием массируют. Более эффективным признано «электродоение» при помощи легкого электрического удара. Для этого к слизистой оболочке рта змеи прикасаются электродами под напряжением 5–8 В, что вызывает сокращение мышц, окружающих ядовитые железы.
В серпентариях Европы чаще всего содержат гадюк — одна особь за полгода способна произвести целебных выделений, достаточных для получения только одной ампулы препарата. Частые «дойки» сокращают жизнь невольниц. Зоологи считают, что в природе гадюки доживают до 15 лет, но в неволе живут не более двух. Малая эффективность производства натурального змеиного яда и большой спрос породили идею получения его искусственным путем. В Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН был разработан метод выращивания клеток ядовитой железы на питательной среде. Однако из-за недостаточного финансирования проект был закрыт. Еще один путь — химический синтез отдельных компонентов. Благодаря ему в распоряжении медиков появилось множество лекарственных препаратов на основе искусственного змеиного яда.
В поисках защиты
Чемпионы ядовитости
объем яда
(один укус)
его достаточно,
чтобы убить
Тайпан, или жестокая змея
Королевская коричневая змея, или мулга
Малайский крайт
На службе медицины
Испокон веков знахари лечили разные недуги змеиным ядом. Из него делали не только мази, но и микстуры. Однако с уверенностью можно сказать, что принимать подобные лекарства внутрь совершенно бессмысленно. Наши пищеварительные ферменты справляются с белками змеиного яда так же легко, как и с мясным бульоном.
А вот мази и растирания, включающие яды и их компоненты, действительно могут приносить пользу. Например, разогревающая мазь «Випросал» даже названа в честь гадюки, чье латинское название Vipera. Медики давно заметили, что яд действует подобно перцу или горчице, только лучше: он не только разогревает, но и улучшает работу тканей. Тем, кто перенес инфаркт, страдает сердечной недостаточностью или гипертонией, назначают синтетический аналог фермента змеиного токсина, который разрывает цепочку биохимических реакций, приводящих к повышению кровяного давления.
Одно из кровоостанавливающих средств в арсенале стоматологов при лечении пациентов с гемофилией получено из яда гюрзы. Его действие основано на способности протеолитических токсинов стремительно свертывать кровь. Этот же препарат используют для диагностики болезней системы свертывания крови. А лекарство на основе искусственного и слегка модифицированного яда песчаной эфы обладает противоположным эффектом — помогает кровяным сгусткам рассасываться и спасает от тромбофлебита.
Способность блокировать нервные импульсы, присущая нервно-паралитическим ядам кобр и гремучих змей, может пригодиться, если нужно нейтрализовать импульсы, вызванные болезнью, например эпилепсией. Другой нейротропный эффект — обезболивающий — лежит в основе действия наяксина, яда среднеазиатской кобры, разведенного в водном растворе поваренной соли с добавлением новокаина.
И даже онкологические заболевания могут отступать перед ядом змеи. Медики факультета биохимии и молекулярной биологии Университета Южной Калифорнии и Центра исследований рака сумели остановить процесс перерождения опухоли в злокачественную с помощью белка контортростатина из яда мокасиновой змеи, который препятствует образованию стенок кровеносных сосудов и их ветвлению.
Одно из свойств змеиного яда принесло его исследователям Нобелевскую премию. В 1986 году она досталась итальянке Рите Леви-Монтальчини и американцу Стенли Коэну за открытие фактора роста нервов. В эксперименте с опухолью, обработанной змеиным ядом, чтобы разрушить связь между раковыми клетками, Леви-Монтальчини обнаружила неожиданный эффект: в ткань опухоли быстро вросли нервные окончания. Дальнейшие исследования показали, что все дело в растворе, содержавшем белок из змеиного яда, которым обрабатывали опухоль. Именно он стимулировал рост нервных клеток. Похожие белки нашли в слюне, слезной жидкости и самих нервных клетках, а теперь еще и синтезировали. Биологи исследуют механизм их работы, чтобы направить на лечение повреждений нервной системы, в том числе атеросклероза и болезни Альцгеймера.
А совсем недавно разработали косметическое средство, которое содержит синтетический аналог змеиного нейротоксина, — крем от морщин. Подобно ботоксу, он вызывает паралич мимических мышц, и можно обойтись без инъекций. Достаточно нанести его на кожу, чтобы временно «парализовать» мимические мышцы, благодаря чему и происходит разглаживание морщин.
Что делать ужаленному?
За разъяснением мы обратились к доктору медицинских наук, ведущему научному сотруднику Центра острых отравлений Института скорой помощи имени Н.В. Склифосовского Сергею Ивановичу Петрову .
— От укусов каких змей люди чаще всего страдают?
— В наш институт ежегодно поступают 20–30 пострадавших. Чаще всего обращаются люди, укушенные медянками и гадюками в Подмосковье. Большее число случаев приходится на весенне-летний период, когда змеи наиболее активны, а люди часто выезжают на природу.
— Как правильно оказывать первую помощь пострадавшему до приезда врача?
— В первую очередь необходимо удалить яд из ранки путем отсасывания. Если это сделать немедленно, то можно удалить около 40% яда. По прошествии 20–30 минут удается извлечь уже не более 10% яда.
— Не опасно ли это для того, кто оказывает помощь?
— Вопреки мнению, что яд может проникнуть через зубы, пораженные кариесом, или через повреждения на слизистой оболочке рта или глотки, в литературе не описано ни одного случая, чтобы кто-то при этом отравился. Конечно, нужно не глотать, а сплевывать. После этого следует обработать ранку подручными антисептиками или хотя бы промыть мыльной водой. Потом целесообразно наложить стерильную повязку и придать конечности неподвижность и возвышенное положение. Это замедлит развитие отека.
— В старых руководствах рекомендуют наложить выше места укуса жгут, чтобы замедлить распространение яда по крови. Сейчас советуют разное: одни соглашаются с этой рекомендацией, другие категорически против. Что говорит практика вашего института?
— Жгут накладывать нельзя. Нам известны случаи, когда наложение жгута и длительная транспортировка приводили к развитию синдрома позиционного сдавливания, его последствия опасны сами по себе. При этом неважно, какая змея вас укусила — с нейротоксичным или гемотоксичным ядом, все равно развивается отек. Нельзя также прижигать ранку или делать надрезы.
— Чем еще можно помочь пострадавшему?
— Дальнейшие действия должны выполнять медицинские работники. Границу поврежденной и здоровой ткани нужно обколоть раствором новокаина с адреналином. Они действуют не только как анальгетики, но и прекращают распространение отека, который останавливается прямо на глазах. Нейротоксический яд особенно опасных змей, таких как кобра, содержит фермент, разрушающий ацетилхолин. Нарушается проведение нервных импульсов, развивается паралич мышц. Перестает двигаться язык, расстраивается глотание, нарушается функция внешнего дыхания. Если это происходит, нужно обязательно проводить ее коррекцию, иначе человек погибнет от недостатка кислорода. Также пострадавшему вводятся противоаллергические средства: супрастин, тавегил, диазолин или димедрол, а также гормоны. Хорошо, если человек сможет проглотить лекарство, но вполне вероятно, что это не получится — тогда нужны инъекции. Если начались судороги, необходимо вводить препараты, которые их снимают. Наконец, нужно помочь организму избавиться от яда. Для этого через капельницу вводят соответствующее количество жидкости и мочегонные препараты. В самых тяжелых случаях приходится искусственно очищать кровь от токсинов — проводить гемосорбцию. И еще одно: рана есть рана, и через нее в организм может попасть возбудитель столбняка. Поэтому иногда мы вводим еще и противостолбнячную сыворотку. А при поступлении пострадавшего в стационар назначают кортикостероидные гормоны для борьбы с нарушением проницаемости стенки сосудов и биологических мембран.
— А существуют ли какие-нибудь противоядия? Как их применяют?
— Да, существуют. Сыворотки бывают моновалентные, против яда какого-то одного вида змей, и поливалентные, состоящие из нескольких компонентов, их можно применять против разных видов. Сыворотку вводят в тяжелых случаях, внутривенно. Люди, которым по роду деятельности приходится часто встречаться со змеями — геологи, серпентологи, — в аптечке всегда держат такие препараты и стерильные шприцы. Сыворотка эффективна только в первые сутки после укуса.
— Насколько действенны все эти меры? Есть ли гарантия, что человек выздоровеет?
— Никаких гарантий никто не даст, поскольку и обстоятельства, и люди бывают очень разные. Яд гадюки, к примеру, не самый опасный, но если змея была крупная и яда у нее много, то состояние может быть очень тяжелым. И наоборот, даже с ядом такой серьезной змеи, как кобра, если все было сделано вовремя и правильно, удается справиться без фатального исхода. Для этих целей даже в зимнее время в отделении токсикологии всегда есть противозмеиные сыворотки. В Институте скорой помощи знают: бывают укусы и зимой, причем любых видов змей, даже таких как гюрза, эфа, вплоть до самых экзотических, которых пациенты разводят в коммерческих целях.
Похитители геномов
Лихорадка леса Cемлики
Вредный «форточник»
Поделиться книгой: