Какой громкой бывает отрыжка?

Многие привычные вещи, будь то солнечные ожоги, дыхание, организм человека, вызывают у нас желание узнать, как мы устроены и благодаря чему живем на этом свете. Конечно, в школе мы изучаем анатомию и получаем общее представление о том, где находятся почки, чем занимаются легкие, и много других полезных сведений. Но что мы знаем о гусиной коже, икоте и сенной лихорадке? Почему наши глаза защищены веками, а ноздри нет?

И как называется та штука, что болтается в задней части нёба у самого горла?[2]

Эта глава в самом буквальном смысле полностью посвящена вам. И должен сказать, ребята, что вопросов о себе у вас накопилось немало.

Насколько громкой может быть отрыжка?

Сила самой громкой документально зафиксированной отрыжки составила примерно 105 децибел. Это громче, чем рев мотоцикла или бензопилы, и достаточно громко, чтобы оглушить стоящего рядом человека. Но не пытайтесь ставить подобные рекорды дома, потому что это опасно!

— Громче мотоцикла? Ничего себе!

Невероятно, но факт. Мировой рекорд громкости отрыжки составляет 104,9 децибела (дБ)[3]. Кстати, замер производился с расстояния 2,5 м! Средний мотоцикл разгоняется с ревом примерно в 90 дБ, на целых 28 дБ тише!

— И кто же этот уникум?

Тридцатичетырехлетний англичанин Пол Ханн. Он побил предыдущий рекорд в июле 2004 года, и с тех пор превысить его достижение не удалось пока никому.

— Но как может отрыжка быть такой громкой?

Так же как все остальные звуки, отрыжка вызывается давлением воздушных волн. Чтобы создать звук, нужно заставить какой-нибудь предмет — например, колокол или гитарную струну — вибрировать с большой скоростью. Для этого нужно ударить по нему, дернуть или чем-нибудь по нему провести. Вибрирующий предмет сжимает окружающие его молекулы воздуха и создает волны, которые проходят через воздух. Когда они достигают наших ушей, их давление заставляет вибрировать барабанные перепонки. Вибрации усиливаются с помощью набора расположенных внутри уха маленьких косточек и передаются крошечным волоскам в ушной улитке (длинной тонкой трубочке, наполненной жидкостью и выстланной изнутри волосками, которая находится во внутреннем ухе и свернута в спираль, похожую на раковину улитки). Тут вибрации преобразуются в нервные импульсы, которые наш мозг воспринимает как звучание колокола, гитарной струны или чего-нибудь еще.

— А при отрыжке?

В случае с отрыжкой вибрирующим предметом является мясистый клапан, который называется кардиальной складкой и отделяет желудок от пищевода. Когда вы проглатываете воздух (либо случайно, во время еды, либо намеренно, когда хотите спровоцировать отрыжку), он попадает в желудок и оказывается там, как в ловушке. По мере того как желудок наполняется пищей, жидкостью и газом, давление внутри него растет и воздух прорывается через клапан, заставляя его вибрировать и создавать гулкий утробный звук удовлетворения «БРРРРРРРРРРРРРРППППП». Конечно, если отрыжку нужно вызвать намеренно, мы можем заставить желудок сжаться, сокращая мышцы желудка и диафрагмы (плоской мышечной перегородки между желудком и легкими). Именно это позволило мистеру Ханну сделать свою отрыжку такой оглушительной. Миллионы детей во всем мире используют такой же прием, когда хотят показать окружающим, что они сыты. Просто у него это получается лучше всех. Кстати, перед установкой рекорда он еще проглотил очень много газировки.

— А в чем здесь роль газировки?

Газированные напитки пузырятся, потому что в них под большим давлением закачивают углекислый газ. И когда мы пьем газировку, то вместе с ней проглатываем газ. Он накапливается в нашем желудке, и… дальше происходит то, что вы уже знаете.

— Не опасно ли вызывать отрыжку таким способом?

Вообще-то, пить столько газировки не очень полезно для здоровья, и привычка специально проглатывать воздух ни к чему хорошему не приведет. Но вовсе не это делает опасной такую громкую отрыжку, как у мистера Ханна. Опасность возникает после того, как отрыжка вырывается из тела.

— Но если отрыжка — это всего лишь воздух и звук, то какой вред она может кому-то причинить?

Если отрыжка получится достаточно громкой, то при определенной частоте вибрации звук может оказаться очень мощным и опасным. Вы когда-нибудь слышали про оперных певцов, способных своим голосом разбивать стеклянные стаканы? Это достоверный факт. Им нужно только взять нужную ноту и пропеть ее достаточно громко, чтобы стакан завибрировал и разлетелся на мелкие кусочки. Между прочим, американские военные занимаются разработкой специального «звукового» оружия, в котором вместо пуль используются давление воздушных волн и звук. Экспериментальный пистолет «Vortex Ring» при выстреле создает движущееся кольцо вибрирующего воздуха, способное свалить на землю 75-килограммовый манекен человека с расстояния 10 м.

— Значит, с помощью достаточно громкой отрыжки можно будет разбить кому-то очки, не так л и? Или сбить с ног толпу хулиганов? Вот было бы здорово!

Навряд ли это получится. Даже самый выдающийся мастер отрыжки, вроде мистера Ханна, не способен создать такое давление воздуха, чтобы сбить кого-то с ног. К тому же у его отрыжки слишком низкая частота звука, чтобы разбивать стекла. Но все же он может издать достаточно громкий звук (от 105 до 118 дБ), чтобы оглушить вас или даже вызвать серьезное повреждение слуха.

— Неужели?

В самом деле. Восемьдесят пять децибел вполне хватает для временного повреждения слуха. Строители, которые работают с пневматическими дрелями (у них уровень шума составляет около 120 дБ), используют защитные наушники. Если бы вы издали звук громкостью в 165 дБ, это было бы равносильно выстрелу из ружья рядом с вашей головой. Такая отрыжка сделает глухими не только окружающих, но и вас самих!

— Жаль, ведь тогда вся затея потеряет смысл.

Это почему?

— Прикиньте сами. Я научусь делать отрыжку с громкостью ружейного выстрела, но после первого раза никто этого не сможет услышать. Даже я сам.

Мм… да… это была бы настоящая трагедия.

Почему мы икаем, и как остановить икоту?

Икота — штука забавная. Мы знаем, что это такое, знаем, до какого отчаяния она может нас довести, и даже знаем множество способов, как от нее избавиться. Но мы не можем сказать с уверенностью, откуда она берется и зачем нужна нашему организму.

— Ну а все же, что такое икота?

Икота (по латыни singultus) — это внезапное непроизвольное сокращение диафрагмы и закрытие голосовых складок, приводящее к изданию характерного звука. Известно больше сотни причин икоты, но самой распространенной является раздражение желудка или пищевода — трубки, по которой пища продвигается к желудку. Звук «ик» возникает, когда поток воздуха перекрывается резким захлопыванием голосовой щели — чем-то вроде мясистой крышки или люка, который разделяет в горле пищевой и дыхательный проходы.

— Но почему икоту называют икотой, а не сингултусом или как-нибудь еще?

Хороший вопрос. Дело в том, что слово «икота» — это типичный пример ономатопеи, или звукоподражания, когда слова напоминают звуки, которые они обозначают.

Названия икоты в разных языках отличаются, но звук «ик», похоже, универсален, и поэтому англичан одолевает hiccup, французов — hoquet, а японцев — hyakkari. Вот только немецкое Schluckauf больше похоже на бульканье воды в горле (Schluck по-немецки означает глоток). Тем не менее очень приятно сознавать, что икотой страдают все, как ее ни назови.

— Но если икота бывает у всех, значит, она зачем-то нужна?

Нужно признаться, что полной уверенности на этот счет у нас пока нет. По мнению некоторых ученых, икота никак не влияет на наш организм и не выполняет никаких функций (кроме того, что придает нам глупый вид). Считается, что она является признаком неправильной работы нервов, контролирующих дыхательные мышцы и голосовую щель, что случается, когда нервы слишком раздражены или повреждены.

— Выходит, что икота не приносит никакой пользы?

Может, да, а может, нет. К тому же, совершенно бесполезная для нас икота в свое время могла хорошо послужить животным. По одной из версий, икота возникла в ходе эволюции как способ помочь нашим четвероногим предкам проглотить пищу, которая застряла в горле. И если у людей пища опускается в желудок под действием силы тяжести, то четвероногим животным приходится проталкивать ее изо рта по горизонтали. Это значит, что крупные куски пищи легко могут застревать у них в горле. Некоторые ученые полагают, что своим весом они давят на расположенный в горле нерв, который запускает механизм икоты. В такой ситуации резкий вдох создает позади пищи вакуум, и это помогает всосать кусок в пищевод. Так, в частности, можно объяснить, почему икоте так сильно подвержены собаки. Они всегда едят торопливо и заглатывают пищу большими кусками, которые приходится проталкивать с помощью икоты.

— Вроде логично. Но почему тогда икота не прекращается сразу, как только человек заканчивает есть?

Бывает, что и прекращается. В большинстве случаев ее удается снять (или она проходит сама собой) за несколько минут. Но икота может продолжаться неделями или даже годами. Врачи различают несколько ее видов, в зависимости от того, сколько она длится. Банальная икота проходит в течение часа. Продолжительная икота может продолжаться до сорока восьми часов, но обычно не причиняет никакого вреда (хотя очень донимает). Устойчивая икота может длиться дольше двух суток и чаще всего вызывается лекарствами, но иногда может появляться самопроизвольно. Например, в январе 2007 года американская девочка-подросток Дженнифер Ми икала в течение пяти недель подряд неизвестно по какой причине. Если икота длится больше двух месяцев, ее называют неукротимой или дьявольской и считают признаком серьезного заболевания.

— Два месяца? Какой кошмар! Но неужели икота может длиться еще дольше?

Мировой рекорд составляет 68 лет и принадлежит Чарльзу Осборну (тоже из США), который икал, не переставая, с 1922 по 1990 год. Бедняга мучился икотой практически всю жизнь.

— Такое даже представить страшно. А теперь расскажите, как избавиться от икоты. Я слышал, что если встать на голову и выпить стакан воды… нет, погодите — лучше съесть свежий перчик чили, правильно?

Количество «верных» способов избавления от банальной икоты исчисляется сотнями. В одних предлагается что-нибудь съесть или выпить, в других — задержать дыхание. Можно также определенным образом выпить стакан воды или попросить кого-нибудь из друзей вас отвлечь. Многие подобные рекомендации бесполезны, а эффективными чаще всего оказываются те, которые просто помогают восстановить контроль над дыханием. Поэтому, в сущности, все равно, что вы съедите или как выпьете воду. Весь фокус в том, чтобы изменить ритм дыхания. Самые лучшие результаты дает задержка дыхания, так как это позволяет напрямую контролировать дыхательные мышцы.

— А если попросить друга меня напугать?

Этот прием обычно срабатывает, если икота носит психосоматический характер, когда человек сам вызывает судорожные сокращения дыхательных мышц, не понимая, что делает. Другими словами, вы вызываете икоту своим воображением. Такое состояние не всегда легко распознать, но если кто-то сумеет отвлечь вас на достаточно долгое время, икота может прекратиться. Конечно, ни одно из этих средств не избавит вас от устойчивой или неукротимой икоты, связанной с приемом лекарств или повреждением нервов, и поэтому лечить их часто приходится лекарственными препаратами. Кстати, некоторые исследователи сообщают об успешном лечении икоты с помощью иглоукалывания, облучения или даже ректального массажа.[4]

— Что?! Ну уж нетушки, лучше я поикаю!

Воля ваша. Смотрите сами.

Почему мы дышим, и почему для дыхания нужны легкие?

Мы дышим, чтобы получать из воздуха кислород, который помогает клеткам нашего тела превращать еду в энергию, и чтобы избавляться от углекислого газа — побочного продукта, который образуется в процессе этого превращения. Легкие помогают нам закачивать эти газы внутрь тела и выводить из него.

— Проще говоря, мы дышим, чтобы наши клетки могли питаться, правильно?

Не совсем, но близко к истине. Точнее было бы сказать «мы дышим, чтобы наши клетки могли дышать, и едим, чтобы наши клетки могли есть».

— Что? Клетки тоже дышат? Тогда я совсем ничего не понимаю…

Ладно, попробуем разобраться. Прежде всего, нам надо осознать, что каждая клетка является крошечным живым организмом. Самые маленькие живые существа — бактерии — это просто самостоятельные клетки, которые плавают повсюду и поедают все, что могут съесть. Они поглощают сахар или другие питательные вещества из окружающего воздуха или жидкости и превращают эту «еду» в энергию, которую можно использовать, чтобы расти, размножаться и заниматься поисками новой еды.

— Пока вроде бы все ясно.

Отлично. В процессе эволюции некоторые из этих бактерий превратились в более крупные существа — рыб, лягушек, ящериц, обезьян и людей. Такие бактерии называются аэробными, а это значит…

— …что они носят тренировочные костюмы и много занимаются физическими упражнениями?

Нет, аэробика тут ни при чем. Это значит, что им нужно вдыхать (или поглощать) кислород, чтобы превращать еду в энергию.

— Да, конечно. Само собой. Я в том смысле, что таких маленьких тренировочных костюмов все равно никто не шьет.

Тут вы, пожалуй, правы. Однако не будем отвлекаться. Дело в том, что всем этим бактериям и клеткам крупных животных, в которых они превратились, нужно поглощать кислород по одной и той же причине — чтобы обеспечивать топливом механизмы переработки пищи и производить пригодную к использованию энергию.

— Но почему им так сильно нужен кислород? Неужели они не могут делать это без него?

В принципе, могут, во всяком случае, в течение какого-то времени. Но основным источником энергии для аэробных бактерий и клеток является цепная реакция, в которой используется кислород, и поэтому они не способны долго прожить без него. В результате этой реакции из кислорода и питательных веществ получается энергия и двуокись углерода (CO₂), именуемая в просторечии углекислым газом. Энергия хранится и транспортируется в специальных молекулах, а двуокись углерода нужно удалять из клеток, потому что при избытке она превращается в кислоту. Можно сказать, что аэробные бактерии как бы «вдыхают» кислород и «выдыхают» углекислый газ. Эти бактерии развивались, сцеплялись друг с другом и образовывали скопления, из которых со временем сформировались клетки, ткани и органы крупных животных. Но каждой клетке для производства энергии по-прежнему требуются питательные вещества и кислород. Вот почему животным приходится кушать и дышать, чтобы снабжать клетки всем необходимым.

— Хорошо, с этим вроде разобрались. Но почему крупным животным для дыхания нужны легкие?

Потому что чем больше животное, тем больше клеток в его теле и тем дальше от воздуха находятся его внутренности. Очень мелкие животные способны поглощать кислород через кожу и распределять его по тканям организма. Но большинству живых существ, чьи размеры больше, чем у плоского червя, приходится использовать воздуховодные трубочки, чтобы доставлять воздух во внутренние части тела (так устроены насекомые и пауки). Еще более крупным, сложным или активным животным требуется что-то вроде газообменного воздушного насоса. Его роль как раз и выполняют легкие.

— Но ведь не у всех животных есть легкие. Вот у рыб же их нет, правильно?

Правильно, у рыб легких нет. Но зато у них есть жабры. Рыбы заглатывают воду и используют жабры, чтобы поглощать растворенный в ней кислород. Затем жабры насыщают воду углекислым газом и выталкивают наружу. Вот что происходит, когда рыба шевелит жабрами.

— А почему мы не можем просто глотать кислород и выпускать углекислый газ?

Ну, тогда бы нам пришлось все время делать глотательные движения — через каждые несколько секунд, днем и ночью. И люди были бы похожи на больших, шагающих рыб. Не слишком приятная перспектива, и, кроме того, нам было бы трудно разговаривать. В любом случае ничего бы не получилось, потому что проглоченный воздух попадал бы в желудок, у которого и без того хватает забот с перевариванием пищи. К тому же он слишком мал, чтобы заниматься обменом вдыхаемых и выдыхаемых газов.

— Но какое значение имеет размер?

Большая площадь поверхности нужна для того, чтобы газ из вдыхаемого воздуха достаточно быстро попадал в кровь, которая разносит его по клеткам тела. Именно для этой цели как нельзя лучше подходят легкие. Это не простые мешки для воздуха. Они похожи на гигантские губки, которые впитывают воздух и быстро осуществляют газообмен с помощью тысяч крошечных пузырьков, которые называются альвеолами.

— То есть у меня легкие набиты итальянскими пельменями?

Нет. Итальянские пельмени называются «равиоли».

— Вот, блин, перепутал.

Альвеолы — это скопления похожих на ягоды пузырьков, расположенные глубоко внутри легких на концах разветвлений воздуховодных трубок. Они помогают увеличить площадь поверхности легких до такой степени, что если развернуть их в один плоский лист, то им можно было бы накрыть около 75 квадратных метров — целый теннисный корт. Когда вы делаете вдох, расположенные вокруг легких мышцы помогают им всосать воздух в альвеолы. Изнутри альвеолы покрыты крошечными кровеносными сосудами, через которые кислород попадает в кровь и разносится системой кровообращения по всему телу. Углекислый газ движется в обратном направлении — кровь выносит его из клеток органов и тканей внутрь альвеол, готовых вытолкнуть его в атмосферу при следующем выдохе. Такая схема позволяет клеткам получать необходимый кислород, при условии, что вы будете дышать воздухом и не станете портить ваше чувствительное дыхательное оборудование вредными газами или сигаретным дымом.

— До меня дошло. Мы не должны вдыхать сигаретный дым, чтобы клетки тела могли заниматься аэробикой.

Что-то вроде того.

Почему наши глаза защищены веками, а уши нет?

Потому что веки на глазах помогают нам — или, точнее, помогали нашим животным предшественникам — выживать, в то время как защитные приспособления для ушей не смогли бы существенно повлиять на вероятность выживания.

— Но как могут веки помочь нам выжить? То есть я хочу спросить, почему они для нас так важны?

А почему для вас важна каждая часть вашего тела? Вот, например, руки — какая от них польза?

— Это все знают, мы можем их использовать, чтобы поднимать предметы и что-нибудь делать. Пользоваться инструментами и все прочее.

Правильно. И как это могло помочь нашим далеким предкам выжить?

— Они могли строить укрытия. И добывать еду. И разводить огонь, чтобы ее приготовить.

Совершенно верно. Но как много подобных действий они могли бы производить, если бы потеряли способность видеть?

— Ээ… не знаю. Наверное, они могли бы делать практически все то же самое, только это было бы гораздо труднее. Но мы говорим о веках, а не о глазах. Ведь видеть можно и без век, разве нет?

Да, можно. Но если вы наземное животное, то недолго.

— Почему?

Подумайте сами. Для чего на самом деле нужны веки?

— Для того чтобы в глаза не попадала разная гадость?

Например?

— Пыль. Грязь. Шампунь.

Правильно. Но ни одна из этих вещей сама по себе не несет серьезной угрозы. Настоящую опасность представляют бактерии, которые на них путешествуют (я имею в виду частицы пыли и грязи, а не шампунь). Попадая в глаза, они могут вызвать инфекции, которые — особенно в ту пору, когда еще не было антисептиков и антибиотиков, — могли сделать человека или животное слепым. Веки являются частью системы (вместе со слезными железами и слезными протоками), которой природа снабдила многих наземных животных. Эта система не только выполняет функцию щита, но и следит за тем, чтобы глаза всегда были влажными и чистыми, действуя примерно так же, как омыватели и дворники ветровых стекол автомобилей. В состав слез входят специальные белки, которые эффективно разрушают бактерии. Без этой системы омывания глазных яблок у большинства животных глаза быстро становились бы слишком сухими и уязвимыми для инфекций, приводящих к слепоте.

— Значит, веки есть у всех животных?

Нет, не у всех. Они есть у большинства млекопитающих, птиц, рептилий и амфибий, но рыбы обходятся без них, потому что в воде им не нужно постоянно поддерживать влажность глаз. У животных, которые жили на земле, но впоследствии вернулись в воду (таких как тюлени и выдры), веки обычно есть, но у некоторых китов их нет. Веки исчезли у них уже очень давно, вместе с необходимостью предохранять глаза от присутствующих в воздухе бактерий. Правда, у дельфинов веки сохранились до сих пор. Возможно, причина в том, что они очень быстро плавают, и веки нужны им, чтобы защищать глаза от столкновений с инородными предметами.

— Хорошо, теперь понятно, почему защита для глаз очень важна. Но разве защита для ушей не была бы такой же полезной?

Возможно. Но не настолько полезной, чтобы без нее животные с незащищенными ушами вымерли, и на земле остались бы только те, у которых уши защищены. Другими словами, защитные системы для ушей появятся только в том случае, если они помогут животным выживать или воспроизводить потомство намного эффективнее, чем это делают животные, лишенные такой защиты. В этом заключается суть процесса эволюции.

— И на свете совсем нет животных с защищенными ушами?

Есть, но у них уши не прикрываются чем-то вроде век, а закрываются. Например, у выхухоли нет наружных ушных раковин, но, перед тем как нырнуть, эти зверьки закрывают маленькие отверстия, ведущие к внутреннему уху. Гиппопотамы и морские львы тоже закрывают уши, когда уходят под воду. У них есть наружные ушные раковины, которые способны плотно прилегать к голове, чтобы не пропустить воду в уши. Кроме того, они способны закрывать ноздри — так я заранее отвечаю тем, кто собирался спросить о веках для носа.

— Круто! Значит, в будущем у нас могут появиться веки для ушей и носа?

Вполне возможно. Но помните, что эволюция не происходит по желанию. Эволюция — это процесс естественного отбора мутаций, которые появляются у разных форм жизни случайно и постоянно. Но в подавляющем большинстве случаев они либо бесполезны, либо вредны. Полезные мутации случаются крайне редко. Но именно они позволяют организмам эволюционировать. Если мутация окажется достаточно полезной, она будет унаследована потомками мутанта, и со временем станет новой чертой вида (поскольку рано или поздно мутантный ген будет передан большинству или всем представителям вида). И чтобы у нас появились веки для ушей и носа, потребуется несколько условий: а) люди-мутанты с веками для ушей и носа (или хотя бы с их зачатками) и б) какое-то изменение в окружающей среде, которое постепенно убьет всех людей, не имеющих век для ушей и носа, или не позволит им заводить детей. В придачу ко всему, этот процесс будет проходить очень долго (потому что механизм эволюции работает очень медленно) и завершится через сотни, тысячи или миллионы лет, а не через несколько дней или месяцев.

— А что если в результате глобального потепления океаны затопят землю, и всем нам придется жить на лодках и питаться только морскими животными? К тому же нам не из чего будет делать удочки. Тогда мы будем вынуждены все время нырять за моллюсками и всякими прочими морепродуктами. Это поможет ускорить процесс?

Думаю, что способность закрывать уши и нос при погружении под воду поможет уравновешивать давление, но…

— Отлично. А что насчет плавников и рыбьих хвостов? И еще жабр, чтобы мы могли дышать под водой?

Пожалуй, я предоставлю вам право додумать эту мысль самостоятельно.

— Значит… сначала воздух станет таким ядовитым, что мы не сможем дышать. Нет, погодите… Но ведь зимой поверхность океанов покроется льдом, и мы не сможем всплывать, чтобы набирать в легкие воздух, и…

Почему одни люди не ощущают неприятный запах, а другие его чувствуют?

Потому что у одних людей чувствительность носа в целом развита лучше, чем у других.

— А чем это объясняется?

Тем, что не всех людей природа наделяет одинаковым обонянием.

— Вы имеете в виду, что у одних людей носы больше, чем у других?

Дело в том, что величина носа не имеет к остроте обоняния почти никакого отношения. Скорее, все зависит от количества обонятельных рецепторов в носу и еще от того, насколько точно эти детекторы запахов настроены на конкретные ароматы. Когда эти особые белки, именуемые хеморецепторами, улавливают присутствие в воздухе определенных химических веществ, они посылают в мозг соответствующие сигналы. Каждый рецептор распознает наличие в воздухе химических молекул только одного вида. Когда такая молекула попадает в нос и прикрепляется к своему рецептору, она запускает механизм подачи нервного сигнала, поступающего в центр обоняния головного мозга. Мозг расшифровывает сигналы, поступающие от множества различных рецепторов, и классифицирует результат как запах «травы», «шоколада», «дыма» или чего-то еще. Острота обоняния и способность различать схожие запахи зависят от количества рецепторов каждого вида. У одного человека их может быть намного больше, чем у другого, и этим объясняется значительная разница в чувствительности людей к запахам.

— Получается, что если я не чувствую какой-то запах, значит у меня обоняние развито хуже, чем у окружающих?

Не обязательно. На способность различать запахи могут влиять и другие факторы. Например, простуженный организм выделяет слизь, которая забивает внутренние проходы в носу и мешает содержащему запахи воздуху легко добираться до хеморецепторов. Вот почему человек с насморком почти не воспринимает запахи.

Но в некоторых случаях, даже если человек здоров, он может не почувствовать запах. Выражаясь точнее, его нос уловит запах, но может решить не обращать на него внимания.

— И почему он так поступит?

Потому что так устроен нос и другие органы чувств человеческого тела. Физические чувства — включая зрение, слух, обоняние, вкус и осязание — развивались для того, чтобы уделять первоочередное внимание изменениям в окружающей обстановке или среде, а не тем вещам, которые остаются неизменными. Поэтому, если мы непрерывно или регулярно испытываем одно и то же ощущение — постоянный звук, запах или прикосновение, — то наши системы восприятия могут иногда «отключить» это ощущение, как «фоновый шум». Вот почему, когда мы в первый раз надеваем на палец кольцо, то чувствуем его вес и давление. Но через какое-то время мозг отключает это непрерывное ощущение, и мы перестаем замечать присутствие кольца. То же самое происходит со звуками и запахами. Мы будем слышать постоянное гудение нового холодильника на кухне в течение часа или около того, но через какое-то время перестанем его замечать, если только не заставим себя сделать это намеренно.

— …значит, если от меня постоянно будет исходить какой-то запах, то через некоторое время мне станет трудно его замечать?

Верно. Ваш нос с удовольствием станет воспринимать его как часть постоянно присущего вам запаха.

Почему пыльца вызывает сенную лихорадку?

Потому что организм некоторых людей панически боится пыльцы и слишком сильно на нее реагирует. Он считает безобидную пыльцу опасным чужеземным захватчиком и отчаянно пытается отразить нападение, изливая потоки слез и слизи из глаз и носа.

— Но почему от нее страдают лишь отдельные люди?

Потому что далеко не все (точнее, организм не каждого человека) так реагируют на пыльцу. Только у людей с повышенной чувствительностью к ней возникает реакция, которая вызывает симптомы сенной лихорадки. У них в буквальном смысле появляется аллергия на пыльцу.

— И как это происходит? Может быть, они такими рождаются?

Да, у некоторых страдальцев это врожденная реакция. Недавно ученые обнаружили ген, который, возможно, играет активную роль в развитии сенной лихорадки и других аллергических реакций. Если человек унаследовал определенную разновидностью этого гена, то очень велика вероятность появления у него сенной лихорадки в зрелом возрасте. Этот ген помогает организму управлять иммунной системой, от которой зависит способность бороться с бактериями и вирусами, вызывающими болезни.

— Значит, сенную лихорадку вызывает вирус?

Нет. Но люди, подверженные сенной лихорадке, реагируют на пыльцу, как на вирус.

Когда мы вдыхаем болезнетворные микробы, способные вызвать болезнь, система самозащиты нашего организма (иммунная система) организует борьбу с ними, которая проходит в несколько этапов. Прежде всего, иммунные клетки прикрепляются к нескольким микробам, пожирают их и оставляют на своей поверхности частицы жертв (их называют антигенами), чтобы их могли изучить другие клетки.

После чего эти иммунные клетки клонируют себя и производят тысячи белков, именуемых антителами. Антитела распознают антигены и помогают начать массированную контратаку, в результате которой уничтожаются все оставшиеся микробы того же вида.

И наконец, некоторые из антител (и клеток, которые их производят) берут на себя функцию охранников, всегда готовых отразить последующие нападения. Если мы снова вдохнем уже известные иммунной системе микробы, то эти клетки и антитела смогут еще быстрее дать им отпор и разделаться раньше, чем они успеют вызвать симптомы болезни. Вот почему, когда мы в первый раз сталкиваемся с инфекциями типа ветрянки или кори, симптомы болезни бывают довольно тяжелыми (высыпания на коже, высокая температура). Но после этого у нас появляется иммунитет, и в дальнейшем мы даже не замечаем, как наш организм успешно отбивает любые новые атаки.

— Но при чем здесь сенная лихорадка?

Что касается больных сенной лихорадкой, то их иммунная система реагирует на пыльцу так, словно это опасный микроб. Вместо того чтобы игнорировать попадающую в нос пыльцу как раздражающие (но безвредные) частицы грязи, эти клетки бросаются в отчаянную контратаку. Они выделяют особое вещество, гистамин, помогающее использовать систему кровообращения для доставки в район конфликта дополнительные отряды иммунных клеток. Гистамин заставляет кровеносные сосуды расширяться и ослаблять прочность стенок, чтобы иммунные клетки могли прорваться через них и добраться до якобы смертоносных частиц пыльцы. К сожалению, в результате таких действий глаза и нос краснеют, чешутся, слезятся и забиваются слизью.

Конечно, такое объяснение причин сенной лихорадки прекрасно подходит для тех, чьи иммунные клетки отличаются повышенной восприимчивостью к пыльце. Но из него нельзя понять, почему иммунные клетки становятся слишком чувствительными. Один-единственный испорченный ген не может служить удовлетворительным объяснением для всех страдающих сенной лихорадкой.

— Почему?

За последние сто лет количество людей, подверженных сенной лихорадке, во многих регионах мира увеличилось многократно, и один ген вряд ли может быть виновен во всех этих случаях — слишком уж их много. Исходя из того что люди (особенно дети), живущие в городах, страдают сенной лихорадкой намного чаще, чем жители сельских районов, некоторые ученые главную причину этого видят в загрязнении окружающей среды. Но попытки объяснить новые случаи плохим состоянием экологии уже не выглядят достаточно убедительными.

— А в чем слабость этой версии?

Помимо прочего, заболеваемость сенной лихорадкой быстрее всего растет не в самых загрязненных районах. Во многих городах чаще всего она появляется в тех семьях, где детей совсем немного — даже в богатых, чистых районах, вдали от заводов и оживленных магистралей. Это заставило ученых предположить, что причиной такой чувствительности к пыльце может быть что-то другое.

— Например?

По одной из версий сенная лихорадка развивается в тех случаях, когда на человека, который никогда раньше с ней не сталкивался, обрушивается слишком большое количество пыльцы. Сельским же жителям приходится вдыхать очень много пыльцы, и они подвергаются ее воздействию медленно и постепенно. Поэтому их иммунная система привыкает к пыльце и игнорирует ее. В городах дети дышат воздухом, в котором совсем нет пыльцы, и впервые знакомятся с ней лишь в сезон цветения деревьев. Иммунная система реагирует на появление незнакомых веществ как на массированное наступление микробов, в результате чего у иммунных клеток развивается и навсегда остается повышенная восприимчивость к пыльце.

— То есть я могу заболеть сенной лихорадкой, если на меня внезапно обрушится огромная туча пыльцы?

Вполне возможно. Похоже, что эта теория «внезапного нападения» объясняет некоторые другие загадочные явления. Например, почему в Японии до начала 1950-х годов сенной лихорадки почти не отмечалось, а сейчас ею страдает большинство детей и взрослых. Дело в том, что в Японии после Второй мировой войны посадили миллионы кедров, чтобы обеспечить страну древесиной для строительства и продажи, в результате чего миллионы японцев подверглись внезапному воздействию огромного количества неизвестной им раньше кедровой пыльцы. С тех пор количество кедровых деревьев не изменилось, но зато на дорогах неимоверно возросло количество машин. Это позволяет предположить, что причиной столь быстрого распространения сенной лихорадки среди японцев стало сочетание вызванного пыльцой шока и загрязнения окружающей среды выхлопными газами. Если к этому добавить поврежденный ген, то у нас может оказаться вполне достоверное объяснение стремительного распространения сенной лихорадки во всем мире.

— Можно ли избавиться от нее, если она уже прицепилась?

Для тех, кто уже подцепил сенную лихорадку, существует много хороших лекарств, которые блокируют действие гистамина и помогают остановить зуд и выделение жидкости из глаз и носа. Если у вас нет сенной лихорадки и вы живете в большом городе, то можно ослабить воздействие загрязнения и развить иммунитет к пыльце, стараясь как можно больше гулять по паркам и на природе. Даже если это не убережет вас от сенной лихорадки, такое времяпрепровождение принесет больше пользы здоровью, чем сидение в четырех стенах или прогулки вдоль автомагистралей. Кроме того, на свежем воздухе можно найти больше возможностей для умственного и физического развития, чем дома. Если не верите — сравните сами.

Сидя дома, можно стать экспертом в таких областях, как электронные видеоигры, музыка, а также во всем, что можно увидеть по телевизору или найти в интернете.

На свежем воздухе можно стать экспертом в таких областях, как футбол, теннис, волейбол, регби, крикет, хоккей, лакросс, альпинизм, туризм, бег, велоспорт, спелеология, лыжи, серфинг, коньки, кун-фу, карате, тайцзи, дайвинг, флора, фауна и прочее.

Точему от холода или испуга у нас появляется гусиная кожа?

Это реакция, оставленная нам в наследие эволюцией. Волосяной покров у наших животных предков был значительно гуще, чем у нас, и гусиная кожа помогала им:

а) сохранять тепло и

б) казаться более крупными и страшными.

— Какая связь между гусиной кожей и волосами на теле?

Самая прямая! Гусиная кожа — это реакция организма, позволяющая в буквальном смысле поднимать волосы дыбом. Научное название гусиной кожи пилоэрекция, что по-латыни означает «подъем волос» и полностью отражает суть происходящего. Под каждым волоском на теле расположена группа крошечных мышц. При соответствующей стимуляции они напрягаются, создавая под основанием волоска округлую вмятину, окруженную колечком приподнятой кожи. Это заставляет волос выпрямиться и встать вертикально. В зависимости от количества имеющихся у вас волос, волосяной фолликулы в этом месте может уже и не быть (или растущий из нее волосок слишком маленький или малозаметный). Но управляющие волосками мышцы все равно остаются под кожей, и поэтому в результате стимуляции они по-прежнему сокращаются, образуя на коже бугорки (или, точнее, приподнятые кратеры, похожие на миниатюрные вулканы).

— А почему их называют гусиной кожей?

Потому что на безволосой коже множество таких бугорков выглядят очень похожими на пупырчатую кожу гуся (как впрочем и любой другой птицы), ощипанного перед отправкой на кухню. В наши дни гусей едят не так часто, как прежде, но возникшая в давние времена ассоциация сохранилась в традиционном названии.

— Значит, гусиную кожу вполне можно было бы переименовать в цыплячью или страусиную?

Если вам так нравится больше, пожалуйста. Однако слово «цыплячья» слишком часто употребляется в устойчивом сочетании «цыплячья грудь», а все, что связано со страусами, должно иметь размеры в несколько раз больше обычных «гусиных».

— Тогда, может быть, страусиной кожей стоит назвать то, что появляется при очень сильном охлаждении или испуге?

Может, вы и правы. Называйте так, как вам больше нравится.

— Но интересно, как поднявшиеся дыбом волосы помогают сохранять тепло? Ведь в таком положении они пропускают к коже больше холодного воздуха, не так ли?

Тут следует заметить, что схема сохранения тепла связана не столько с тем, как «удержать холод снаружи», сколько с тем, как «удержать тепло внутри». Ощущение холода возникает, когда тепло тела уходит через кожу в окружающий воздух с более низкой температурой. Если бы у вас на теле было много волос (как у наших первобытных предков или у возникших еще раньше человекообразных обезьян), то поднятый вверх густой волосяной ворс мог бы удерживать прилегающий к коже слой теплого воздуха. Это уменьшило бы потери тепла с поверхности кожи, и вам было бы теплее. Конечно, сейчас у большинства людей явно недостаточно волос для создания такого эффекта, и поэтому реакция подъема волос оказывается практически бесполезной. Вместо этого мы используем прилегающую к коже одежду, волокна которой помогают удерживать теплый воздух и замедлять потерю тепла.

— Значит, если бы мы не начали носить одежду, то до сих пор были бы целиком покрыты густой шерстью?

Ну, может быть, не целиком и не очень уж густой, но все же волос было бы намного больше. Наши предки начали шить и носить одежду лишь после того, как успели потерять значительную часть волосяного покрова. Возможно, потребность первых людей в густом покрове шерсти на всем теле уменьшилась тогда, как они научились разводить огонь и строить укрытия от холода. Кроме того, на земле есть много мест (таких как тропики и некоторые районы возле экватора), где круглый год температура остается довольно высокой. Жители этих регионов обычно носят меньше одежды и на теле у них намного меньше волос, чем у людей, живущих на севере Европы или Азии. Другими словами, одежда была далеко не единственной причиной постепенной потери волос на теле наших предков.

— Теперь понятно, что в свое время гусиная кожа помогала нам сохранять тепло… но почему она появляется в других случаях, например, в момент сильного испуга или возбуждения?

При том количестве волос, что у нас осталось, реакция их подъема потеряла свое значение, но нашим волосатым предкам она помогала выглядеть более крупными и грозными, чем на самом деле. Если вам доводилось видеть испуганного кота, значит, вы видели этот механизм в действии. Испуганные или удивленные неожиданным появлением другого животного кошки имеют обыкновение выгибать спину дугой, вытягиваться как можно больше в длину и вздыбливать торчком шерсть. В результате кошка кажется намного крупнее, чем в реальности, и это заставляет противника лишний раз подумать, прежде чем на нее наброситься. Аналогичную тактику используют многие покрытые шерстью животные, включая обезьян (горилл и шимпанзе), которые не слишком сильно отличаются от животных, ставших нашими прародителями. В наше время эта реакция уже не приносит людям никакой пользы. Но это не мешает гусиной коже появляться каждый раз, когда нас что-то пугает. Даже если это сцена из фильма ужасов.

— Но иногда гусиная кожа появляется, когда мы совсем не испуганы — просто возбуждены или нервничаем. Чем это объяснить?

Дело в том, что реакция подъема волос может быть вызвана двумя причинами. Когда вам холодно, нервная система фиксирует понижение температуры и посылает сигналы каждой волосяной фолликуле, приказывая расположенным под ней мышцам произвести рефлекторное сокращение. Но когда вы испуганы, возбуждены или эмоционально взвинчены, происходит нечто другое. Пара расположенных над почками желез вбрасывает в кровь гормон (биологически активное вещество) адреналин, который воздействует на организм, заставляя тело приготовиться к борьбе или бегству (вот почему эта реакция носит название «бей или беги»), В процесс подготовки входит ускорение ритма сердечных сокращений, увеличение притока крови к мышцам и активизация мышц, которые поднимают волосы и помогают нам казаться большими и грозными.

— Прикольно! Нужно срочно проверить это на практике. Я сейчас пойду и напугаю нашу кошку.

Но если вам захочется понаблюдать за своей собственной реакцией, то придется попросить кого-то напугать вас.

— Что вы имеете в…

ГАА!

— Аааааай!

Ха-ха.

— И совсем не смешно. Я чуть не… ой, подождите… у меня гусиная кожа!

Что и требовалось доказать.

Почему пряности обжигают язык, даже когда они совершенно холодные?

Потому что сенсорные белки, которые распознают воздействие тепла и холода на кожу и язык, могут приводиться в действие химическими веществами, содержащимися в пряностях.

— Погодите секундочку, мне непонятно. Объясните, что такое сенсорные белки.

Сенсорные, или рецепторные белки — это умные, биологические молекулы, которые изменяют форму под воздействием специфических химикатов или перепадов температуры. Они запускают цепную реакцию, которая воспринимается мозгом как сигнал обнаружения соответствующего химического вещества (или изменения температуры). Другими словами, эти молекулы выполняют функцию химических или температурных датчиков.

— Но как белкам удается все это осуществить? Мне казалось, что белки — это вещества, которые входят в состав пищи и помогают нам расти и становиться сильными и умными.

Так оно и есть. Но когда-нибудь вы пытались понять, как они это делают? И раз уж об этом зашла речь, то зачем нам вообще нужна пища?

— Чтобы получать энергию?

Это лишь одна из ее функций. Кроме того, она используется для создания биологических структур и механизмов в вашем теле. Различные виды продуктов необходимы для разных целей, и, чтобы оставаться здоровыми, вам нужно хорошо сбалансировать их в рационе питания. Пищевые молекулы разделяются на три основные группы: углеводы, жиры и белки. В группу углеводов входят сахара и крахмалы. (Крахмалов много в так называемых крахмалосодержащих продуктах, вроде картошки и макарон). Углеводы в основном используются в качестве источников энергии, необходимой для работы мозга, мышц и практически всех видов тканей в организме. Но помимо этого из них формируются каркасы структурных образований внутри клеток и между ними. Жиры используются клетками для строительства защитных стенок (их называют мембранами), из них формируется подкожный изоляционный слой, сохраняющий тепло организма, и амортизационный слой вокруг внутренних органов, предохраняющий их от повреждений. Кроме того, жиры служат резервным источником энергии; организм начинает сжигать их запасы после того, как уровень сахара в крови падает слишком низко. Короче говоря, углеводы и жиры играют исключительно важную роль как строительные материалы и топливо, но это относительно простые вещества и почти ни на что другое не годятся. Белки отличаются от них невероятным разнообразием форм и размеров, а также способностью формировать весьма сложные структуры, наделенные широким спектром функций. Именно белки выполняют в организме самые сложные работы.

— Например?

Одни из них создают новые вещества, соединяя разные молекулы. Другие разрушают вещества, поступающие с пищей. Гемоглобиновые белки переносят кислород из легких во все части тела. Белковые антитела нападают на бактерии и вирусы, окружая их со всех сторон или пробивая в них дыры. Транскрипционные белки считывают генетические коды нашей ДНК, а трансляционные — расшифровывают их, то есть руководят созданием каждой клетки нашего тела и контролируют все функции, которые они выполняют. Что касается сенсорных белков, то они улавливают изменения обстановки внутри нашего тела и вокруг него, предоставляя мозгу всю необходимую информацию. Сюда входит информация о температуре тела, кровяном давлении, составе крови, окружающем воздухе, об освещении, звуках, цветах, запахах, вкусе и о многом другом.

— Ишь ты! Такие маленькие и такие умные!

Что да, то да! Плюс к тому, некоторые семейства белков научились выполнять несколько функций сразу. Взять хотя бы сенсорные белки внутри нервных окончаний у нас под кожей. Одна часть этой семьи, именуемая TRP-каналами, используется для улавливания на коже резких изменений температуры, в частности, когда на нее попадает сухой лед или кипящая вода. Но помимо этого они используются органами зрения, обоняния и для других целей.

— Например для того, чтобы пробовать острые приправы?

Вообще-то они предназначены не для этого. Просто так получилось, что некоторые приправы способны их активировать. Или, выражаясь точнее, они реагируют на химические вещества (или компоненты), содержащиеся в листьях и семенах определенных растений. Каждый вид белков из группы TRP-каналов воспринимает определенный диапазон температур. Белки TRP-A1 улавливают температуру 10–15 °C, достаточно низкую, чтобы причинить боль. Белки другой группы (TRP-M8) воспринимают температуру в пределах 20–25 °C, а еще одной (TRP-V1) — от 40 до 45 °C. Но кроме того, эти белки реагируют на компоненты в составе растений, посылая в мозг сигналы, аналогичные тем, что свидетельствуют о нагреве или охлаждении. Другими словами, растительные вещества способны заставлять белки посылать в мозг ложные сигналы «горячо» и «холодно».

Содержащийся в перце чили алкалоид капсаицин заставляет белки TRP-V1 имитировать ощущение жжения, в то время как присутствующий в мяте ментол активирует белки TRP-M8, сигнализирующие о холоде. Этот эффект сильнее всего проявляется в чувствительных областях тела, где много нервных окончаний (и TRP-каналов), например на губах, языке и вокруг глаз. Вот почему перчик чили обжигает язык, а мята его холодит. Компоненты других растительных продуктов, таких как чеснок, хрен и горчица, тоже воздействуют на белки TRP, вызывая ложные ощущения «горячо» или «холодно».

— Но почему растения производят химические вещества, которые обжигают нам губы или морозят язык? Неужели они пытаются сделать нам больно?

Их цель не в том, чтобы причинить нам вред, а скорее в том, чтобы отбить у нас желание их съесть. Возможно, некоторые растения научились вырабатывать эти «острые» компоненты для того, чтобы их съедали не мелкие млекопитающие, а птицы. Похоже, что птицы нечувствительны к острой пище (вероятно, причина в том, что у них другой набор белков TRP), и поэтому растения используют что-то вроде химического оружия, которое отпугивает млекопитающих, но никак не влияет на птиц.

— Но почему растению хочется, чтобы его съела птица, а не млекопитающее?

Потому что для распространения семян некоторые растения используют животных, которые переносят их в своих желудках на дальние расстояния и, в конце концов — как бы это лучше выразиться — бросают в благодатную почву…

— Вы хотели сказать, выводят из организма с пометом?

Да — спасибо… на некотором удалении от материнского растения. В полете птицы преодолевают значительно большие расстояния, чем млекопитающие, которые передвигаются по земле, а следовательно, и дальше переносят семена. Естественно, растения не могли научиться этому сознательно. Это длительный процесс. Некоторые растения, начав вырабатывать «острые» компоненты, отпугивающие млекопитающих, стали распространяться дальше (и выживать успешнее) тех, которые этого не делали. Со временем растения, не умеющие производить «острые» компоненты, вымерли, освободив жизненное пространство для более находчивых. Так и появились на земле пряности.

— Но почему мы едим пряности, которые призваны нас отпугивать?

Отчасти потому, что блюда, приправленные небольшим количеством пряностей, вызывающих ощущения «жара» или «холода», доставляют нам особое удовольствие. Кроме того, регулярное добавление острых приправ в пищу ослабляет нашу чувствительность к ним. Со временем TRP-каналы привыкают к этим веществам и перестают на них реагировать. Заодно сенсорные белки TRP перестают реагировать на температуру, давление или боль. Вот почему люди, употребляющие много приправ, способны без труда переносить самые острые из них. Кстати, как раз по этой причине после очень острого карри или зубной пасты с очень сильным мятным привкусом во рту возникает ощущение онемения. Этот эффект может быть настолько сильным, что экстракты чили, чеснока и мяты стали включать в состав некоторых препаратов традиционной и натуральной медицины в качестве обезболивающих компонентов.

— То есть вы хотите сказать, что втирание чили или мяты в больное место поможет избавиться от боли? Нет уж, спасибо!

Не надо отвергать что-то с ходу, даже не попробовав. Например, ведерко шоколадного мороженого с мятой помогло мне вчера избавиться от боли в ушибленном пальце на ноге.

— Неужели вы решились подержать ушибленный палец в ведерке с мороженым?

Нет, я просто все съел. Но после этого мне стало намного лучше…

Почему под солнцем кожа темнеет, а волосы светлеют?

Потому что солнечный свет по-разному на них воздействует. Клетки кожи он повреждает, и поэтому она темнеет, чтобы защитить себя, а волос осветляет, препятствуя потемнению вновь отрастающих.

— Солнечный свет портит кожу? Мы что, по-вашему, вампиры, что ли? Мне всегда казалось, что солнечные ванны приносят пользу…

Совершенно верно. Но так же как и в случае с большинством других хороших вещей, слишком много солнца тоже вредно.

— Но ведь всем известно, что свет Солнца необходим нам для жизни, разве не так?

Это действительно так. Почти все живое на планете, включая нас с вами, зависит от солнечных лучей как главного источника энергии. Солнце согревает Землю, ее атмосферу и океаны, делая все вокруг достаточно теплым, чтобы животные, растения и микроорганизмы могли выживать. Растения и бактерии используют солнечный свет, чтобы расти и служить источником энергии для всех живых организмов, которым они служат пищей. И даже существа, чья жизнь проходит вдали от солнечного света — в бездонных океанских впадинах или глубоко под землей, — питаются тем, что не может существовать без получаемого от Солнца тепла и энергии. Для людей солнечный свет особенно важен, потому что он помогает организму вырабатывать витамин D, обеспечивает регулярность циклов сна[5] и даже делает нас счастливыми, запуская в мозге механизм секреции «гормонов счастья», именуемых эндорфинами.

— Вот это другой разговор. Значит, солнечный свет — штука хорошая. Он нам нужен.

Конечно, нужен. Но кроме него нам нужны такие вещи, как еда, вода и кислород. Кстати, они тоже могут причинить вред. Мало того, любой из этих компонентов может вас убить при его избытке.

— Что?! Не может этого быть!

Доказано наукой. Злоупотребление едой может привести к ожирению и повлечь за собой множество болезней. Переизбыток воды способен вызвать гипергидратацию — состояние, противоположное обезвоживанию, но такое же смертельно опасное. А чрезмерное количество кислорода может стать причиной смерти в результате отравления, потому что кислород в слишком высокой концентрации разрушает клетки нашего организма. (Тем, кто хочет понять, почему мы еще живы, сообщаю, что в воздухе, которым мы дышим, содержится всего 21 % кислорода. Большая часть приходится на долю азота, так что в нормальных условиях кислородное отравление нам не грозит). Если что-то полезно нам в небольших дозах, то это вовсе не значит, что чем больше мы будем получать данного компонента, тем лучше. Не зря говорится: «хорошего понемножку». Вот почему многим из нас в отношениях с солнечным светом лучше всего руководствоваться этой поговоркой.

— Так что же солнечный свет делает с нашей кожей?

Все зависит от типа кожи человека, от длительности воздействия на нее солнечных лучей, а также от того, пользуется он солнцезащитным кремом или нет. (Если только сама природа не сделала его счастливым обладателем темной кожи, хотя слишком долгое пребывание на солнце может причинить вред даже представителям черной расы). Ультрафиолетовое излучение в спектре солнечного света проникает в кожные клетки человека и разрушает внутри них молекулы ДНК.

— Какой ужас!

К счастью для нас, у клеток есть специальный механизм для ремонта ДНК, составленный из группы белков, которым удается вовремя заметить и исправить полученные повреждения.[6]

— Хоть за это спасибо!

Но если повреждения ДНК в клетках кожи окажутся слишком серьезными и произойдут очень быстро — в результате чрезмерного воздействия солнечного света, — то ремонтные белки окажутся бессильны. Поэтому ваши кожные клетки стараются стать темнее, вырабатывая специфический пигментный белок, меланин. Это частично защищает клетки, помогая предотвратить дальнейшее разрушение ДНК и предоставляя немного времени для исправления уже полученных повреждений.

— Значит, загар — тоже полезен. Он помогает приостановить повреждение кожи солнцем, правильно?

К сожалению, нет. Загар свидетельствует не о здоровом состоянии кожи, а о повреждении. Легкий загар, который постепенно сходит, — это чудесно. Но если ваша кожа не является смуглой или темной от природы, то постоянный, темный загар (который люди порой стараются сохранить с помощью соляриев) служит признаком хронического, прогрессирующего повреждения кожи. Если вы, стараясь добиться такого загара, получите солнечный ожог, то в худшем случае со временем у вас может развиться рак кожи. А в лучшем случае сохранение неестественно темного загара ускорит процессы старения кожи: высыхание, потерю эластичности и образование морщин.

— А как насчет волос? Неужели и для них слишком много солнца тоже вредно?

Не очень, потому что солнечный свет воздействует на волосы не так, как на кожу, хотя в этом участвует тот же самый белок, меланин, который помогает вам загореть.

— Но почему тогда волосы под воздействием солнечного света не становятся темнее?

Дело в том, что со временем солнце заставляет некоторые (но не все) типы волос терять цвет или обесцвечиваться вплоть до корней.

— А подробнее можно?

Как вы знаете, волосы не вытягиваются в длину, а растут из корней. Они состоят из длинных нитей белка, кератина, которые производятся специальными клетками в коже головы (и на всей поверхности тела). Потом эти нити сплетаются в волокна, которые сначала напоминают мягкие, прозрачные веревки. В эти волокна добавляется пигментный белок, меланин, а затем выросшие миллиметры волос выталкиваются наружу. Когда на них попадает солнечный свет, кератин затвердевает.

— Но что происходит, когда солнечного света слишком много?

Чем больше интенсивность или продолжительность воздействия солнечного света, тем быстрее затвердевает кератин, и тем труднее меланину внедриться в волосяные волокна. Другими словами, чем больше солнца, тем меньше меланина в каждом волоске, и тем светлее становятся волосы. Вот почему выгоревшие на солнце волосы темнеют, когда мы снова начинаем получать «нормальное» количество солнечного света, — меланин успевает закрепляться в мягких, растущих от корней волокнах, и выцветшие участки волос удаляются от поверхности кожи. (То же самое происходит с химически обесцвеченными волосами. Если вы не будете регулярно обесцвечивать их корни, то растущие волосы будут иметь естественный цвет, не обращая внимания на свои светлые концы).

— Значит, солнечный свет не причиняет волосам вреда, а лишь немного изменяет их цвет?

Совершенно верно. Хотя даже через волосы вы все равно можете получить солнечный ожог кожи черепа. Вот почему тем, кто целыми днями трудится на солнце, есть смысл носить головной убор.

— Но если немного солнца полезно, а слишком много вредно… тогда как нам лучше всего поступить?

Бояться солнца не нужно, но к его воздействию следует подготовиться. Если у вас светлая кожа, то предотвратить солнечный ожог можно с помощью одежды и солнцезащитного крема. Но если вы станете проводить в одежде весь световой день, то лишите солнце возможности принести вам пользу (в частности, произвести в коже необходимое количество витамина D). Поэтому лучше всего открыть солнечным лучам вашу кожу, но при этом успеть одеться или спрятаться в тени раньше, чем вы начнете обгорать. Всего десяти минут на прямом солнечном свете вполне достаточно, чтобы поднять уровень витамина D. Сколько времени вам потребуется, чтобы сгореть, зависит от типа вашей кожи и от интенсивности солнечного света в том месте, где вы находитесь. К примеру, моя бледная, веснушчатая кожа на летнем солнце начинает обгорать примерно через тридцать минут. Если мне взбредет в голову пролежать на солнце целый час, я стану похож на вареного рака. У каждого конкретного человека ситуация может быть немного иной.

— Короче говоря, непродолжительные солнечные ванны — это хорошо, а медно-красный загар — плохо.

Прямо в точку. Жаль только, что я сам не узнал об этом немного раньше.

Почему у родителей, которые никогда не были рыжими, может родиться рыжий ребенок?

Потому что родительские гены, определяющие цвет волос, наследуются детьми в различных комбинациях, в результате чего у ребенка цвет волос может оказаться каким-нибудь другим, даже рыжим.

— А причем тут гены?

Гены имеют отношение практически ко всему, что происходит в нашем организме. Некоторые черты, включая цвет глаз и волос, почти полностью зависят от генов. Другие характерные черты, такие как рост, вес и даже интеллект, частично контролируются генами, а частично тем, что вы сами творите со своим телом (например, как много едите, занимаетесь спортом и учитесь) в процессе роста и развития.

— Но почему? Что делает гены такими важными, и как они работают?

Это долгая история. Впрочем, попробую ее сократить. Итак, если совсем коротко…

В середине каждой клетки есть маленькое ядро, где располагается ДНК. Это такая штука, из которой строятся гены. ДНК состоит из сорока шести маленьких пакетов информации, именуемых хромосомами. В каждой из них содержатся тысячи генов, которые совместными усилиями разрабатывают проект создания и дальнейшей эксплуатации нашего тела. Поэтому хромосомы можно сравнить с многотомным комплектом инструкций типа «Сделай сам», а гены — с их страницами, на каждой из которых рассказано, как построить всего одну крошечную часть тела. Вот только текст на этих страницах закодирован, и прежде чем воспользоваться инструкциями, их нужно раскодировать, то есть перевести на понятный язык.

— Значит, в инструкциях рассказано, как можно создать руку, ногу, почки или что-то еще?

Не совсем так. Все начинается с более мелких деталей. В инструкциях описано, как построить белки — биологические молекулы, которые решают все самые сложные задачи в вашем теле.[7] Короче говоря, после расшифровки и сборки в нашем распоряжении оказывается невероятное количество разнообразных белков.

— И что дальше?

Все мы получаем один и тот же базовый комплект книг «Сделай сам» (или хромосом), но на свете нет двух человек, у которых эти книги были бы совершенно идентичными. Например, ваш комплект может отличаться от комплекта кого-то другого тем, что в одном из его томов недостает целой страницы, то есть вам не достанется какого-то гена и того белка, за строительство которого он отвечает. Или при копировании какой-то страницы в ваших комплектах будут допущены небольшие ошибки, что приведет к изменению инструкций, и тогда соответствующие ген и белок получатся у вас немного разными. Если такое произойдет, дело может кончиться тем, что у одного из вас глаза будут голубыми, а у другого — зелеными, или у одного волосы будут темными, а у другого — светлыми. Иными словами, контролируемые белками характеристики (или черты, такие как цвет волос или глаз) могут изменяться. Какими именно окажутся эти черты, будет зависеть от того, какие гены вы получите от своих родителей вместе с томами инструкций «Сделай сам». Теперь дошло?

— Надеюсь, что да. Но если ребенок родился рыжим, а его родители не были рыжими… тогда… от кого он получил ген рыжих волос?

От них обоих.

— То есть как? В это я уже совсем не въезжаю.

Дело в том, что пару интересных моментов я приберег на закуску. Прежде всего, не все сорок шесть книжек в унаследованном нами комплекте разные. Они скорее похожи на два одинаковых комплекта в двадцати трех томах. Один комплект достается нам от матери, а другой — от отца. В результате мы получаем каждые том и страницу в двух экземплярах. То есть в нашем распоряжении оказывается по паре копий каждого гена — и эти копии во всех парах могут слегка отличаться друг от друга. Предлагаю дальше называть одну версию гена «маминой», а другую «папиной».

— Ладно. И что с того?

А то, что две версии одного и того же гена могут вступить во взаимодействие, чтобы сформировать такую черту, как цвет волос. И в зависимости от того, какие версии будут унаследованы, они могут работать сообща или противодействовать друг другу. Иначе говоря, «мамина» и «папина» версии гена, отвечающего за цвет волос, могут скооперироваться, чтобы решить вопрос с цветом волос, или одна из них может подавить другую и принять решение самостоятельно.

— Точь-в-точь, как мои мама с папой.

На самом деле гены, конечно, не принимают никаких решений. Это обычно молекулы, и думать они не умеют. Просто гены и построенные по их проекту белки вступают в сложное взаимодействие, которое способствует или препятствует химическим реакциям, происходящим в клетке. Но итог всегда одинаков. Гены либо сотрудничают друг с другом, либо один из них берет верх и становится доминантным.

— У моих родителей то же самое.

Могу себе представить. Но пора двигаться дальше. Белок, от которого зависит, будут ли волосы ребенка рыжими, называется рецептором меланокортина (MCR), а инструкция по его созданию хранится внутри гена меланокортин-1 (MCR1). Это понятно?

— Да. Пока все нормально.

Этот белок воздействует на другие белки, изменяет их форму и наделяет разными функциональными способностями. В частности, он превращает пигментный белок феомеланин, придающий волосам рыжий цвет, в эумеланин — пигмент, который делает волосы темными. Но не забывайте, что у каждого из генов есть две версии.

— «Мамина» и «папина», правильно?

Правильно. Так вот, если обе версии гена MCR1 содержат одни и те же стандартные инструкции, то волосы ребенка рыжими не будут. В этом случае его организм станет производить очень много белка MCR, а тот, в свою очередь, будет превращать «рыжий» феомеланин в «темный» эумеланин, что приведет к общему потемнению цвета волос. Мы называем эти стандартные версии доминантными, потому что они подавляют рецессивные версии с измененными инструкциями, в которых содержится что-то вроде орфографических ошибок. Поэтому даже если «папина» версия гена является стандартной (доминантной), а «мамина» содержит ошибку (рецессивная), то в распоряжении ребенка останется правильная инструкция по производству пигмента, делающего волосы темными. «Папина» версия возьмет верх и нейтрализует влияние ошибок в «маминой» версии. Это понятно?

— Да, наверное. Хотя у нас в семье ошибки обычно совершает папа, и тогда мама берет все в свои руки…

Ничего удивительного. Главное, чтобы вы уяснили идею.

— Но что если ошибки будут и в «маминой», и в «папиной» версиях?

Хороший вопрос. Если такое случится, то появятся две рецессивные версии и ни одной доминантной, чтобы исправить положение. В этом случае организм не сможет наладить производство белка MCR, и дело закончится тем, что «рыжего» белка феомеланина у него окажется слишком много, а «темного» эумеланина не будет совсем. Решить задачу предотвращения окраски волос в рыжий цвет не удастся, и он пополнит армию рыжих.

— Значит, даже если один из родителей блондин, а другой шатен…

…то ребенок все равно может оказаться рыжим. Все зависит от того, какие «мамины» и «папины» версии гена MCR1 он унаследует. Короче говоря, если оба родителя передадут ребенку рецессивные версии этого гена, его волосы будут рыжими. Когда один родитель шатен, а другой блондин, вероятность того, что это случится с каждым из их детей, составит примерно один к четырем. Остальные комбинации генов сделают человека блондином или шатеном, но не рыжим. Однако это всего лишь принципиальная схема. Но она может оказаться более сложной. Хотите, чтобы я объяснил?

— Нет уж, спасибо. С меня достаточно. Много генов, много разных возможностей. С этим все понятно. Но могут ли гены точно также контролировать другие характеристики, такие как рост или ум?

Отчасти да, только в формировании этих черт участвует еще больше генов, поэтому все сильно усложняется, и разброс результатов (таких как рост и IQ) оказывается еще более широким. К тому же, как я уже сказал вначале, эти черты зависят и от других факторов, например от питания и обучения, потому что они влияют на то, как успешно работают и взаимодействуют различные белки.

— Но если я захочу стать выше и умнее, смогу ли я изменить свои гены, чтобы добиться этой цели?

Пока еще нет, потому что мы слишком мало знаем о том, какие гены в этом участвуют и как они взаимодействуют. Кроме того, почти невозможно изменить один ген в каждой из миллиардов клеток вашего тела, когда вы уже наполовину выросли. И хотя когда-нибудь в будущем это может оказаться возможным, уже сегодня у нас есть намного более легкий способ добиться такого же результата.

— Какой?

Правильно питайтесь, прилежно учитесь и выжимайте все возможное из тех генов, что у вас уже есть.

— Но мои достались мне от брата, и они уже все рваные и протертые.

Гм… похоже вы говорите о джинсах, а не о генах.

— Ах да, я опять перепутал.