Шарон Моалем

А что, если они нам не враги? Как болезни спасают людей от вымирания

Предисловие от научного рецензента

Данная книга представляет собой сборник тематических исследований, в которых используются научные и исторические данные для поддержки предлагаемых автором гипотез, изучающих реальные причины наследственных заболеваний. Эти медицинские диагнозы видятся современникам «карой небесной», но на деле, по мнению Шарона Моалема, являются эволюционными приспособлениями, которые помогали нашим предкам справляться с более серьезными проблемами. Другими словами, то, что классифицируется сейчас как заболевание, является результатом мутационных изменений, давших людям преимущества для выживания.

Книга вызывает настоящий исследовательский интерес к жизни благодаря тому, что учит правильно задавать вопросы и находить на них ответы – самыми непредсказуемыми способами.

На протяжении всего повествования автор рассказывает о важности изучения механизмов наследования для понимания эволюционных процессов и для этого использует яркие примеры из мира животных и растений. При этом Шарон Моалем не ограничивается конкретной научной дисциплиной, но делает попытку мыслить шире, связать между собой куда больше фактов для истинного понимания болезней – и предлагает читателю отправиться с ним в это путешествие.

Особенный интерес вызывает последняя глава книги, в которой Моалем касается темы эпигенетического влияния на проявление отдельных фенотипических признаков. И несмотря на то, что сегодня эпигенетика воспринимается как относительно молодая наука, потенциально это одна из самых революционных областей знаний человечества. Так, например, одним из главных результатов развития эпигенетики стало изменение центральной догмы молекулярной биологии: сегодня мы все больше понимаем, что геном на самом деле не является статической конструкцией, передающейся без изменений из поколения в поколение. Наоборот, он постоянно модифицируется, и некоторые из этих изменений достаются не только нам, но и нашим потомкам.

Книга Шарона Моалема наполнена увлекательными идеями и передовыми исследованиями, представленными таким образом, чтобы они были доступны читателю. Ученый наглядно демонстрирует, насколько мало современная медицина действительно понимает о здоровье человека, и предлагает новый способ мышления, который может помочь всем нам жить дольше и здоровее. Ведь только изучив механизмы, отобранные природой, мы сможем действительно победить современные заболевания. Дарья Дмитриевна Рахманинова, научный сотрудник Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)

Моим дедушке с бабушкой,

Тиби и Джозефине Элизабет Уэйс,

чья жизнь научила меня всем премудростям выживания

Вступление

Эта книга про загадки и чудеса. Про медицину и мифы. Про холодное железо и бесконечный лед. Эта книга про выживание и сотворение. Книга, в которой автор пытается понять, почему, а также задается вопросом, почему бы и нет. Это книга, которая любит порядок и жаждет немного хаоса.

Однако в первую очередь эта книга о жизни человека и всех живущих под солнцем существ. Про то, как мы все пришли к тому, что имеем, про то, куда мы держим путь и как можем на все это повлиять.

Добро пожаловать на нашу волшебную прогулку по загадкам медицины.

* * *

Когда мне было пятнадцать лет, моему дедушке диагностировали болезнь Альцгеймера. Тогда ему шел семьдесят второй год. Слишком многим известно, как ужасно наблюдать за тем, как близкие болеют этой страшной болезнью. А когда тебе всего пятнадцать, тяжело смириться с тем, что сильный, любящий тебя человек угасает практически прямо на глазах. Хочется получить ответы. Хочется узнать почему.

Одно пристрастие моего дедушки всегда казалось мне странным – он обожал сдавать кровь. По-настоящему обожал. Ему нравилось, как после этой процедуры улучшалось его самочувствие и как он наполнялся энергией.

Большинство людей выступают в роли доноров потому, что им приятно на эмоциональном уровне делать добро для других – но только не мой дедушка, которому после сдачи крови было хорошо как психически, так и физически. Он всегда говорил, что где бы у него ни болело, все, что ему нужно, – это хорошенько пустить кровь, и тогда от боли не останется и следа. Я не мог понять, как потеря пол-литра жидкости, от которой зависит наша жизнь, может кому бы то ни было пойти на пользу. Я спросил об этом у нашего школьного учителя по биологии. Потом задал тот же вопрос нашему семейному врачу. Однако никто так и не смог мне этого объяснить. Тогда я решил, что разобраться в этом предстоит самому.

Уговорив отца отвести меня в медицинскую библиотеку, я часами напролет штудировал книги в поисках ответа. Не знаю, как вообще я мог найти его среди тысячи тысяч книг, что были в библиотеке, но что-то подтолкнуло меня в нужном направлении. Интуиция подтолкнула меня к книгам про железо – я был достаточно образован, чтобы знать, что, сдавая кровь, мой дедушка отдавал также в большом количестве железо. А потом – бах! Я нашел его – относительно малоизвестное наследственное заболевание под названием гемохроматоз. Если в двух словах, то это заболевание приводит к накоплению железа в организме. В конечном счете уровень железа может стать угрожающе высоким, что может привести к повреждениям печени и поджелудочной железы. Вот почему в народе его также называют «перегрузка железом». Иногда избыточное железо откладывается уже в школе, придавая человеку перманентный бронзовый круглогодичный загар. Как мне удалось выяснить, сдача крови – самый эффективный способ снижения уровня железа в организме, и мой дедушка, сдавая кровь, на самом деле просто лечил свой гемохроматоз!

Что ж, когда моему дедушке диагностировали болезнь Альцгеймера, я нутром чуял, что эти две болезни как-то связаны между собой [1]. В конце концов, раз уж гемохроматоз приводит к накоплению в организме железа, которое повреждает внутренние органы, то почему эта болезнь не может вносить свой вклад и в некоторые повреждения головного мозга? Разумеется, тогда никто особо не воспринял меня всерьез – мне было всего пятнадцать лет.

Когда пару лет спустя пришла пора отправляться в университет, я был твердо настроен изучать биологию. Кроме того, я собирался продолжать искать взаимосвязь между болезнью Альцгеймера и гемохроматозом. Вскоре после получения диплома я узнал, что был выявлен ген, отвечающий за гемохроматоз, и решил, что сейчас самое время серьезно заняться изучением моей догадки. Таким образом я стал соискателем научной степени в области нейрогенетики. Всего спустя два года совместной работы с исследователями и врачами из множества различных научных лабораторий мы нашли ответ. Нам удалось обнаружить довольно запутанную, но явную генетическую связь между гемохроматозом и некоторыми видами болезни Альцгеймера.

Сладкий вкус победы, однако, отдавал горечью. Мне удалось доказать свою догадку, пришедшую ко мне еще в школьные годы (и даже получить за нее ученую степень), однако моему дедушке это никак не помогло. Он умер за двенадцать лет до этого открытия, в возрасте семидесяти шести лет, после пяти лет борьбы с болезнью Альцгеймера. Конечно, я прекрасно понимал, что мое открытие может помочь многим другим людям – ведь именно ради этого я изначально и хотел стать врачом и ученым.

Кроме того (об этом мы поговорим подробнее в следующей главе), в отличие от большинства научных открытий, здесь пользу можно извлечь моментально. Гемохроматоз – одно из самых распространенных хронических заболеваний у людей, происходящих от западных европейцев: более тридцати процентов населения являются носителями этого гена. Если вам известно о наличии у вас гемохроматоза, вы можете предпринять ряд крайне незамысловатых профилактических мер с целью снижения уровня железа в крови и для предотвращения его накопления, что вполне способно навредить вашим внутренним органам. В качестве такой профилактики может быть и та, которую мой дедушка открыл для себя самостоятельно, – сдавать кровь. Чтобы узнать, есть ли у вас гемохроматоз [2], нужно сдать анализ крови, генетическое тестирование, сделать биопсию печени. Если результаты анализов будут положительными, начните регулярно сдавать кровь и скорректируйте свой рацион питания, и вы сможете жить с этой болезнью. У меня получается.

* * *

Впервые я почувствовал недомогание в восемнадцать лет. Тогда меня осенило: возможно, у меня в организме так же скапливается чрезмерное количество железа, как и у моего дедушки. Стоило ли удивляться, когда результаты анализов оказались положительными. Как вы можете догадаться, я стал думать: что это может значить для меня? Почему у меня эта болезнь?

Самым главным вопросом из всех был следующий: почему так много людей на свете унаследовали ген, способный причинить столько вреда? С какой стати эволюция, которая, по сути, должна искоренять губительные признаки и распространять благотворные, позволяет подобным генам сохраняться?

Именно об этом написана данная книга.

Чем глубже я погружался в исследования, тем больше вопросов у меня возникало. Эта книга стала результатом всех тех вопросов, которые у меня возникли, а также исследования, к которому они привели, и обнаруженных в процессе взаимосвязей. Надеюсь, моя книга поможет вам понять, насколько восхитительна, разнообразна и взаимосвязана природа жизни в том удивительном мире, который мы с вами населяем.

Вместо того чтобы разобраться с тем, что не так и что с этим можно поделать, мне хотелось бы, чтобы люди заглянули за кулисы эволюции и задумались, почему то или иное заболевание или инфекция вообще возникли изначально. Думаю, ответы вас удивят, просветят и – в долгосрочной перспективе – дадут вам возможность прожить более долгую и здоровую жизнь.

Для начала мы рассмотрим некоторые наследственные заболевания. Люди, которые, подобно мне, изучают одновременно и медицину, и эволюцию[3], очень интересуются наследственными заболеваниям, потому что болезни, обусловливаемые наследственностью, в ходе эволюции должны в большинстве случаев исчезать.

Эволюция любит генетические признаки, которые помогают нам выживать и размножаться, но она недолюбливает особенности, которые делают нас слабыми или угрожают нашему здоровью (особенно если угроза возникает до наступления репродуктивного возраста).

Выборка генов, которые дают нам преимущество в выживании или размножении, приводит к процессу, именуемому естественным отбором.

Его суть в том, что если ген приводит к появлению признака, из-за которого шансы организма на выживание или размножение уменьшаются, то этот ген (вместе с этим признаком) не будет передаваться – во всяком случае, будет передаваться не слишком долго, – потому что шансы на выживание индивидов с этим признаком уменьшаются.

С другой стороны, если ген приводит к появлению признака, который делает организм более приспособленным к окружающей среде и повышает его шансы на размножение, то этот ген (опять-таки вместе с этим признаком) с большей вероятностью передастся потомкам. Чем выгоднее тот или иной признак, тем быстрее отвечающий за него ген распространяется по всему генофонду.

Таким образом, на первый взгляд с точки зрения эволюции в наследственных заболеваниях нет практического смысла. С какой стати в генофонде миллионы лет спустя сохранились гены, из-за которых люди болеют? Объяснение есть. Вскоре вы все узнаете.

Мы с вами попытаемся разобраться, как окружающая среда, в которой жили наши предки, помогла изменить наши с вами гены.

Мы также рассмотрим различные растения и животных и попытаемся понять, чему мы можем научиться, зная их эволюцию, а также узнать, как их эволюция отразилась на нашей.

Мы проделаем это и со всей остальной живностью, населяющей наш мир, – бактериями, простейшими, грибами и даже с многочисленными квазиживыми паразитическими вирусами, а также мобильными генетическими элементами, которые мы называем транспозонами и ретротранспозонами.

Когда вы прочитаете книгу, то по-новому будете воспринимать удивительное многообразие жизни, населяющее нашу удивительную планету. Кроме этого, я надеюсь, у вас появится понимание того, что чем больше мы знаем о своем происхождении, о тех, с кем мы вместе живем, и об их происхождении, тем больше мы можем повлиять на свое будущее.

* * *

Прежде чем вы погрузитесь в чтение, вам следует отделаться от некоторых предубеждений, которые могли у вас появиться до того, как у вас в руках появилась эта книга.

Во-первых, вы не одиноки [4]. Прямо сейчас, лежите ли вы в кровати или сидите на пляже, вы находитесь в компании тысяч живых организмов – бактерий, насекомых, грибов и черт знает кого еще. Некоторые из них внутри вас – ваш пищеварительный тракт населен миллионами бактерий, оказывающих значительную помощь в процессе переваривания пищи. На самом деле у любого живого существа за пределами лаборатории всегда есть компания. И все эти живые существа оказывают друг на друга влияние – иногда благотворное, случается, что и вредоносное, а бывает, и то, и другое.

Такое положение вещей приводит нас к следующему утверждению: эволюция не протекает сама по себе. Жизнь в нашем мире представлена поразительным ее многообразием. И в каждом живом существе – начиная от самых простых (таких, как любимица школьных учебников – амеба) и заканчивая, возможно, самыми сложными (человек), – запрограммированы две команды: выживать и размножаться. В ходе эволюции организмы пытаются повысить свои шансы на выживание и размножение.

Иногда выживание одного организма означает смертный приговор для других, поэтому эволюция одного отдельно взятого вида может подталкивать к эволюции сотни и тысячи других видов. Таким образом, когда это происходит, создается давление эволюционного отбора на множество других видов.

Но этим дело не ограничивается. Взаимодействие организмов между собой является далеко не единственным фактором, влияющим на их эволюцию. Их взаимодействие с планетой играет не менее важную роль. У растения, привыкшего благоухать в тропических болотах, есть выбор – измениться или погибнуть, когда в его родные пенаты вторгаются ледники. Поэтому ко всем факторам, влияющим на ход эволюции, следует добавить все изменения в климате планеты и окружающей среды в целом, произошедшие за три с половиной миллиарда лет (плюс-минус пару сотен миллионов лет) с момента зарождения жизни на планете, которую мы все зовем своим домом.

Итак, давайте еще раз уточним: все вокруг влияет на эволюцию всего остального. Бактерии, вирусы и паразиты, вызывающие у нас болезни, оказали воздействие на ход нашей эволюции, так как нам пришлось адаптироваться, чтобы справляться с их последствиями. В ответ на это они тоже эволюционировали, и этот процесс происходит снова и снова.

На ход нашей эволюции повлияли и всевозможные факторы окружающей среды, начиная от смены климата и заканчивая изменениями, касающимися наших источников пищи – и даже предпочтений в еде, которые носят преимущественно культурный оттенок.

Словно весь мир пустился в замысловатый, многоуровневый танец, в котором мы все выступаем в роли партнеров, и в танце этом ведем то мы, то другие, при этом постоянно влияя на движения друг друга – такая всемирная эволюционная макарена.

В-третьих, в мутации нет ничего плохого. Она идет на пользу не только Людям Икс. Мутация попросту означает изменение – плохие мутации не выживают, в то время как хорошие приводят к развитию нового признака. Качество мутации определяется в ходе процесса, именуемого естественным отбором. Если какой-нибудь ген мутирует так, что это помогает организму выживать и размножаться, то этот ген распространяется по всему генофонду вида. Если же мутация вредит способности организма выживать и размножаться, то этот ген отмирает. Разумеется, все относительно – мутации, помогающие бактериям сопротивляться действию антибиотиков, губительны для нас, однако с точки зрения бактерий они полезны.

Наконец, ДНК – это не судьба, это история [5]. Ваша жизнь не определяется вашим генетическим кодом. Конечно, он на нее влияет – как именно, однако, будет сильно зависеть от ваших родителей, окружающей среды и того, что вы будете выбирать на своем жизненном пути. Ваши гены – это эволюционное наследство, доставшееся вам от всех организмов, что были до вас, заканчивая вашими родителями и начиная первыми живыми существами.

Где-то в вашем генетическом коде запрятаны следы каждой эпидемии, каждого хищника, каждого паразита и каждого катаклизма, которые удалось пережить вашим предкам. Здесь записана каждая мутация, каждое изменение, которые помогли им адаптироваться к изменяющимся внешним обстоятельствам.

Великий ирландский поэт Шеймас Хини написал, что один раз в жизни надежда может рифмоваться с историей. Когда же история и перемены рифмуются друг с другом, то получается эволюция:

Если костер на горе полыхает

Иль молнии бьют с ураганом,

А прямо с небес Бог наш вещает,

Значит, слушает кто-то,

Как жизнь, зародившись,

Свой громкий крик испускает.

Глава 1

Железная хватка

Жажда соревноваться и побеждать у Арана Гордона в крови. Он работает финансовым директором крупнейшей компании, участвует в соревнованиях по плаванию с шестилетнего возраста и успешно бегает на длинные дистанции. Спустя чуть больше дюжины лет после того, как он пробежал свой первый марафон в 1984 году, Аран замахнулся на самый грандиозный и жестокий марафон на свете – Песчаный Марафон, 250-километровую гонку через пустыню Сахару, где зверский зной и бесконечный песок не на шутку испытывают выносливость бегунов.

Когда он начал готовиться к этому испытанию, то столкнулся с тем, с чем ему никогда не доводилось иметь дело раньше, – с физическими трудностями. Он постоянно выбивался из сил. Его суставы болели, а сердце, казалось, замирало от перегрузки. Он сказал своему партнеру по бегу о неуверенности в том, что сможет продолжить тренировки и бегать вообще. И тогда он пошел к врачу.

На самом деле он пошел по врачам. Врач за врачом – они не могли найти причин наблюдавшихся у него симптомов либо приходили к ложным заключениям. Когда из-за болезни у него началась депрессия, ему сказали, что дело в стрессе, и порекомендовали поговорить с психотерапевтом. Когда анализы крови выявили проблемы с печенью, ему сказали, что он слишком много пьет. Наконец, три года спустя врачам удалось обнаружить истинную проблему. Анализы обнаружили огромное количество железа в крови и печени – запредельное количество железа.

Аран Гордон ржавел на глазах.

* * *

Гемохроматоз – это наследственное заболевание, при котором нарушается процесс обмена железа в организме.

Обычно, когда организм обнаруживает, что в крови содержится достаточное количество железа, интенсивность его всасывания из пищи в кишечнике снижается.

Сколько бы вы ни запихивали в себя пищевых добавок с железом, его переизбытка в вашем организме наблюдаться не будет. Как только вашему телу будет достаточно накопленного количества железа, все избытки будут выводиться из него, а не усваиваться. Организм же больного гемохроматозом человека постоянно думает, что ему недостаточно железа, и продолжает с прежним напором его усваивать. Со временем это приводит к смертельно опасным последствиям. Излишки железа откладываются по всему организму, что, в конечном счете, приводит к повреждению суставов, основных внутренних органов и нарушению общего химического баланса. При отсутствии предпринятых мер гемохроматоз может привести к отказу печени и сердца, диабету, артриту, бесплодию, психическим расстройствам и даже раку. Если никак не бороться с гемохроматозом, в конечном итоге он приводит к смерти.

На протяжении более чем ста двадцати пяти лет после того, как гемохроматоз был впервые описан Армандом Труссо в 1865 году, эта болезнь считалась чрезвычайно редкой. Но в 1996 году впервые в истории удалось выделить основной ген, отвечающий за развитие этой болезни. После этого было установлено, что аллель[1], приводящая к болезни, чаще всего встречается в ДНК у людей, чьи предки были выходцами из Западной Европы. Если ваши предки были западными европейцами, то с вероятностью один к трем или один к четырем вы являетесь носителем по крайней мере одной копии гена гемохроматоза. Тем не менее гемохроматоз со всем характерным набором сопутствующих симптомов наблюдается лишь в одном случае из двухсот среди выходцев из Западной Европы. На языке генетиков степень того, насколько сильно тот или иной ген проявляет себя в каждом отдельном человеке, называется пенетрантностью этого гена. Если наличие одного-единственного гена означает, что у всех его носителей будет ямочка на подбородке, то это значит, что у этого гена очень высокая или полная пенетрантность. С другой стороны, если для проявления гена требуется ряд других обстоятельств, как в случае с геном гемохроматоза, то считается, что у него низкая пенетрантность.

У Арана Гордона был гемохроматоз [6]. На протяжении более тридцати лет в его организме накапливалось железо. При отсутствии лечения, как сказали ему врачи, болезнь бы убила его в течение следующих пяти лет. К счастью для Арана, ему смог помочь один из старейших в истории человечества способов лечения. Но перед тем, как поговорить об этом, нам следует вернуться немного назад.

С какой стати такая опаснейшая болезнь проникла в наш генофонд? Видите ли, гемохроматоз – это не инфекционная болезнь, как малярия, он не связан с вредными привычками, как, например, рак легких, вызываемый курением, и вирусы, как в случае с оспой, тут тоже ни при чем. Гемохроматоз передается по наследству, и отвечающий за него ген очень распространен среди определенных популяций людей. С точки зрения эволюции это означает, что мы сами его выпросили.

Вспомните, как работает естественный отбор. Если тот или иной генетический признак делает особь сильнее – особенно если он делает ее сильнее до того, как она обзаведется потомством, – то это повышает шансы особи на выживание, размножение и передачу этого признака по наследству. Если тот или иной признак делает особь слабее, то шансы ее на выживание, размножение и передачу этого признака падают.

Со временем различные особи «отбирают» те признаки, которые делают их сильнее, и избавляются от тех, которые делают их слабее. Так почему же этот прирожденный убийца по имени «гемохроматоз» как ни в чем не бывало живет в нашем генофонде? Чтобы ответить на этот вопрос, нам необходимо проанализировать связь между жизнью – не только человеческой, но и практически в любой другой форме – и железом. Но перед этим давайте подумаем вот о чем: с какой стати вы бы стали принимать лекарство, которое гарантированно убьет вас через сорок лет? Причина может быть только одна, верно? И заключается она в том, что это лекарство не даст вам умереть завтра.

* * *

Практически любая форма жизни питает слабость к железу. Человечеству железо необходимо почти для каждой функции обмена веществ. Железо переносит кислород от легких по кровеносным сосудам, высвобождая его там, где организм в нем нуждается. Из железа строятся ферменты, выполняющие основную тяжелую химическую работу в организме по его детоксикации и преобразованию сахаров в энергию. Рацион питания с низким содержанием железа и дефицит железа в целом являются основной причиной анемии – недостатка красных кровяных телец, который может привести к усталости, одышке и даже отказу сердца (до 20 % женщин из-за менструации могут столкнуться с железодефицитной анемией – настолько много железа они теряют вместе с кровью ежемесячно. Подобное явление характерно и для доброй половины беременных женщин – менструации у них нет, однако сидящий в них пассажир весьма голоден до железа!).

При нехватке в организме железа плохо работает наша иммунная система, кожа бледнеет, люди испытывают дезориентацию, головокружения, озноб и чрезвычайную усталость.

Железо даже объясняет то, почему некоторые участки Мирового океана голубые, кристально-прозрачные и практически лишены жизни, в то время как другие – ярко-зеленые и кишат ею. Оказывается, океаны становятся усеяны железом, когда в них оседает пыль с суши, гонимая потоками ветра. В тех участках океана, которые лишены этих несущих железо ветров, образуется очень мало фитопланктона – одноклеточных живых существ, находящихся в самом низу океанической пищевой цепи. Нет фитопланктона – нет зоопланктона. Нет зоопланктона – нет анчоусов. Нет анчоусов – нет тунца.

Вместе с тем другие участки Мирового океана, такие как Северная Атлантика, находящаяся прямо на пути богатой железом пыли из пустыни Сахара, представляют собой просто утопающий в зелени водный мегаполис.

Между прочим, это даже повлекло за собой появление одной идеи по борьбе с глобальным потеплением [7], которая заключалась в следующем: предлагалось выбросить в океан миллиарды тон растворенного в воде железа, что приведет к массивному росту растений, которые, благодаря фотосинтезу, смогут компенсировать огромные выбросы углекислых газов в атмосферу человеком. В рамках проверки теории в 1995 году участок океана в районе Галапагосских островов был за один день превращен из сияюще-голубого в темно-зеленый, так как железо привело к росту огромного количества фитопланктона.

Поскольку железо играет в нашей жизни такую важную роль, большинство исследований сосредоточено на людях с дефицитом железа. Ряд врачей и специалистов по питанию исходили из соображений, что чем больше железа, тем лучше. В настоящий момент пищевая промышленность добавляет железо во все подряд, начиная от муки и хлопьев для завтрака и заканчивая детским питанием.

Но не зря же говорят, что все хорошо в меру, так ведь?

Наши взаимоотношения с железом гораздо более замысловатые, чем это всегда было приятно считать. Железо играет в нашем организме жизненно важную роль, однако также подставляет плечо практически каждой биологической угрозе в нашей жизни.

За очень редкими исключениями в виде нескольких бактерий, использующих в своем обмене веществ другие металлы, практически всем формам жизни на Земле, чтобы выжить, нужно железо.

Паразиты преследуют нас ради нашего железа; раковые клетки выживают за счет нашего железа. Поиск, контроль и использование железа – это своего рода соревнование жизни.

Для бактерий, грибов и простейших человеческая кровь и ткани нашего тела являются неиссякаемым источником железа. Добавляя в свой организм слишком много железа, мы тем самым только превращаем себя в шведский стол для всех этих существ.

* * *

В 1952 году Юджин Вайнберг был одаренным ученым-микробиологом со здоровым любопытством и больной женой [10]. Ей диагностировали легкую инфекцию и прописали антибиотик тетрациклин. Профессор Вайнберг пытался понять, мог ли ее рацион питания как-то повлиять на эффективность антибиотиков. Наше понимание бактериальных инфекций сейчас находится в зародышевом состоянии, поэтому в 1952 году знания медицины в этом вопросе были практически нулевыми. Вайнберг решил проверить, как будут реагировать антибиотики на наличие или отсутствие тех или иных веществ, которые поступали в организм его жены вместе с пищей.

В своей лаборатории Индианского университета он поручил своему помощнику добавить в дюжину чашек Петри три компонента: тетрациклин, органическое или элементарное питательное вещество, свое для каждой чашки, и затем высадить туда бактерии. Несколько дней спустя одна из чашек была настолько переполнена бактериями, что ассистент профессора Вайнберга решил, что забыл добавить в эту чашку антибиотик. Он повторил эксперимент для этого ростового компонента и получил точно такой же результат – массовый рост бактерий. Питательное вещество в этом образце настолько стимулировало размножение бактерий, что им удалось практически нейтрализовать действие антибиотика. Наверное, вы уже догадались, что в чашке было железо.

Затем Вайнберг решил доказать, что доступ к железу помогает почти всем бактериям размножаться практически беспрепятственно. Оставшуюся часть жизни он посвятил изучению негативных последствий употребления избыточного количества железа для людей и тому, как с ним связаны другие формы жизни.

Обмен железом в организме человека – сложнейший процесс, в котором задействованы практически все части тела. У здорового взрослого в организме находится, как правило, от трех до четырех граммов железа. Большая его часть содержится в гемоглобине крови и помогает в переносе кислорода, однако железо можно найти по всему организму. С учетом того, что железо не только необходимо нам для выживания, но и может поставить нашу жизнь под угрозу, неудивительно, что у нас есть свои механизмы защиты, ориентированные именно на железо.

Мы наиболее всего уязвимы перед инфекцией, когда у нее есть прямой доступ к нашему организму. У взрослого без ран и повреждений кожи путями этого доступа служат рот, глаза, нос, уши и гениталии. Поскольку болезнетворным организмам для выживания необходимо железо, наше тело предусмотрительно установило запрет на железо на этих участках. Более того, эти входные отверстия постоянно патрулируются так называемыми хелаторами – различными группами веществ, которые, присоединяясь к ионам металла и молекулам железа, не дают им быть кем бы то ни было использованными. Слезы, слюна, слизь – то есть все те жидкости, которые находятся в этих отверстиях, – богаты хелаторами.

Но на этом наша система противодействия использованию железа вражескими организмами не заканчивается. Когда нас впервые осаждает болезнь, наша иммунная система начинает работать на полную мощность и дает отпор так называемой реакцией острой фазы. Наша кровь наполняется специальными противодействующими болезни белками, и одновременно с этим железо изолируется так, чтобы биологические захватчики не могли использовать его против нас. Нечто подобное происходит в тюрьме при угрозе бунта заключенных – коридоры заполняет охрана, надежно защитив оружейную.

Похожая реакция происходит, когда здоровые клетки становятся раковыми и начинают бесконтрольно делиться.

Раковым клеткам для роста нужно железо, вот организм и пытается ограничить к нему доступ. Сейчас проводятся фармакологические исследования с целью создания лекарств, борющихся с раком аналогичным способом – за счет ограничения раковым клеткам доступа к железу.

По мере того, как мы стали больше понимать зависимость бактерий от железа, некоторые методы лечения народной медицины вновь заслужили уважение. Раньше люди накладывали на раны смоченное в яичном белке сено с целью защиты их от инфекций. Оказалось, что это была не такая уж и плохая идея – яичный белок, собственно, и предназначен для того, чтобы не дать развиться инфекции. Яичная скорлупа пористая по своей структуре – это необходимо для того, чтобы находящийся внутри куриный зародыш мог «дышать». Очевидная проблема с пористой скорлупой в том, что не только воздух может через нее проникать – всевозможные микробы тоже не упустят возможности воспользоваться такой лазейкой. Однако яичный белок не даст им пройти, потому что в нем содержится огромное количество белков-хелаторов (тех самых изолирующих железо белков, которые патрулируют входы в наш организм), таких как овотрансферрин, защищающих эмбрион, который находится в желтке, от инфекций.

Взаимосвязь между железом и инфекцией также объясняет, каким образом кормление новорожденного грудью помогает защитить его от инфекции. Материнское молоко содержит лактоферрин – хелатообразующий белок, который связывает железо и не дает воспользоваться им вредоносным бактериям.

* * *

Перед тем как мы вернемся к Арану Гордону и гемохроматозу, обратим ненадолго свое внимание на Европу, если точнее – в середину XIV века – не самый удачный момент, чтобы там находиться.

За несколько лет, начиная с 1347 года, бубонная чума [9] разрушительным ураганом прошлась по Европе, оставляя за собой хаос и горы трупов. Где-то от трети до половины всего населения погибло – более двадцати пяти миллионов человек. Ни одна из известных человечеству эпидемий – как до чумы, так и после – даже близко не подошла к этому «рекорду». Хочется надеяться, что он так и останется непревзойденным.

Это была страшная болезнь. В самой ее распространенной форме бактерия, считающаяся возбудителем бубонной чумы (бубонная палочка Yersiniapestis, названная в честь Александра Йерсена, впервые изолировавшего ее в 1984 году), поселяется в лимфатической системе человека, вызывая болезненную опухоль подмышечных и паховых лимфатических узлов, которые потом буквально разрывает вместе с кожей. При отсутствии своевременного лечения выживает только один человек из трех. Следует заметить, что это только бубонная форма, которая поражает лимфатическую систему; когда палочка добирается до легких и начинает передаваться по воздуху, она убивает девять из десяти заразившихся человек – причем так она становится не только опаснее, но и более заразной!

Наиболее вероятной причиной вспышки чумы в Европе считается прибытие осенью 1347 года в порт Мессины, в Италии, генуэзских торговых галер. К тому моменту большая часть команды либо была мертва, либо находилась при смерти. Часть кораблей так никогда и не добралась до порта и села на мель возле берега, так как команда была слишком больна, чтобы ими управлять. На корабли набежали мародеры, заполучившие гораздо больше, чем рассчитывали, – равно как и все, кто попался им на пути, пока они распространяли чуму по суше.

В 1348 году сицилийский нотариус по имени Габриэль де Мюсси поведал о том, как болезнь передалась от команды кораблей жителям побережья, а затем вглубь по всему континенту:

«Увы! Наши корабли входят в порт, но из тысячи матросов только жалкий их десяток остался в живых. Мы прибываем домой; наша родня отовсюду прибывает, чтобы с нами повидаться. Горе нам, ибо мы насылаем на них стрелы смерти… Возвращаясь в свои дома, они, в свою очередь, заражают все семьи, которым суждено погибнуть через три дня, чтобы всем нам быть погребенными в общей могиле».[10]

По мере того, как болезнь распространялась от города к городу, паника нарастала. Люди устраивали молитвенные бдения, разжигали костры, церкви были переполнены. На кого-то нужно было возложить вину за происходящее. Сначала во всем обвинили евреев. Затем ведьм. Однако сожжение и тех, и других никак не помогло остановить смертельную эпидемию.

Любопытно, что обычаи, связанные с соблюдением Песах – иудейской Пасхи, – помогли евреям защититься от чумы [11]. Песах – это длящийся целую неделю религиозный праздник в память об Исходе евреев из Египта. Соблюдая Песах, евреи отказываются от дрожжевого хлеба и до последней крошки вычищают свои дома от всего мучного. Во многих частях мира, особенно в Европе, пшеница, другие злаки и даже бобовые растения также запрещены во время Песах. Доктор Мартин Блейзер, специализирующийся на внутренних органах при Медицинском центре Нью-Йоркского университета, полагает, что «весеннее очищение» злаковых запасов могло помочь евреям защититься от чумы, так как тем самым они снизили количество крыс, рыскающих в поисках еды, у себя в домах – крысы, как известно, являются переносчиками чумы.

Как жертвы болезни, так и врачи того времени имели слабое представление о том, что на самом деле эту болезнь вызывает. Количество трупов, которые было необходимо сжечь, было умопомрачительным. Разумеется, сжигание мертвых тел только способствовало распространению болезни, так как крысы питались зараженными трупами, а на крысах пировали блохи, также заражавшие людей. В 1348 году житель Сиены по имени Анголоди Тура написал:

«Эта болезнь, поражавшая, казалось, с одного взгляда, с одного вздоха, заставляла отцов бросать своих сыновей [12], жен – своих мужей, братьев – своих сестер. И они умирали. Но некому было заниматься их погребением, никто не готов был их хоронить ни из дружбы, ни за деньги. Люди сбрасывали трупы своих родных прямо в канавы, им было не до священника, не до проведения молитвенной службы… выкапывались огромные ямы, в которые сбрасывались трупы. Люди умирали сотнями как днем, так и ночью… и как только ямы оказывались заполнены доверху, люди начинали выкапывать новые…и я, Анголоди Тура по прозвищу Жирный, своими собственными руками похоронил пятерых своих детей. Другие трупы были лишь слегка присыпаны землей, собаки раскапывали их, и весь город был усыпан обглоданными костями. Никто больше не оплакивал погибших – каждый ждал своей собственной смерти. Умерло настолько много людей, что все решили, будто настал конец света».

На деле оказалось, что это был никакой не конец света, и даже в Европе умерли не все. Даже не все зараженные погибли. Почему? Почему одни люди умерли, а другие выжили?

Ответ на этот вопрос можно найти там же, где Аран Гордон пытался найти причину своих проблем со здоровьем, – в железе.

Современные исследования обнаружили, что чем больше железа содержится в крови той или иной популяции людей, тем более уязвима эта популяция перед чумой.

В прошлом наибольшему риску были подвержены здоровые взрослые мужчины – дети и старики часто недоедали, из-за чего были подвержены дефициту железа, в то время как женщины постоянно теряли железо из-за менструаций, беременностей и грудного вскармливания. Возможно, что, как написал профессор Стивен Элл из Айовского университета, «содержание в организме железа соответствует [соответствовало] уровню смертности [13]. С учетом этого, наибольшему риску подвержены взрослые мужчины, в то время как женщины [теряющие железо в процессе менструации], дети и старики находятся под меньшей угрозой».

У нас нет доступа к заведомо достоверным данным по смертности людей в четырнадцатом веке, однако многие историки полагают, что наиболее уязвимыми тогда были именно мужчины в самом расцвете сил. Более поздняя – но все равно произошедшая многие годы назад – вспышка бубонной чумы, по которой сохранились достоверные данные по смертности, показала, что здоровые взрослые действительно были наиболее уязвимы перед этой чудовищной болезнью. Исследование статистики по прихожанам церкви Святого Ботольфа в 1625 году показало, что в возрасте от пятнадцати до сорока четырех лет от болезни погибло в два раза больше мужчин, чем женщин. [14]

* * *

Вернемся к гемохроматозу. Со всем этим железом у себя в организме больные гемохроматозом должны быть ходячими магнитами для инфекций в целом и бубонной чумы в частности [15], так ведь?

А вот и нет.

Помните о том, что организм в случае болезни запускает процесс изоляции железа? Оказывается, что у людей с гемохроматозом этот процесс протекает постоянно. Избыток поступившего в организм железа распределяется по всему организму. И хотя в большинстве клеток оказывается слишком много железа, у одного конкретного типа клеток железа оказывается гораздо меньше, чем обычно. Таковыми клетками является разновидность белых кровяных телец под названием макрофаги. Макрофаги – это полицейские автофургоны нашей иммунной системы. Они патрулируют организм в поисках нарушителей, а когда находят их, то окружают, пытаются обезвредить или убивают, после чего привозят их в одно из отделений, в роли которых выступают наши лимфоузлы.

Макрофаги человека, не страдающего гемохроматозом, содержат большое количество железа. Возбудители многих инфекций, таких как туберкулез, могут использовать содержащееся в макрофагах железо в качестве пищи и для размножения (именно это наш организм и пытается предотвратить, изолируя железо). Получается, что когда обычные макрофаги собирают определенных возбудителей инфекций, они непреднамеренно предоставляют этим возбудителям доступ к железу, необходимому им, чтобы стать сильнее. К моменту, когда макрофаги достигают лимфоузла, транспортируемые ими возбудители становятся вооруженными и опасными и могут использовать лимфатическую систему для распространения по всему организму. Именно это и происходит при бубонной чуме: характерные для нее распухшие и лопающиеся лимфоузлы становятся прямым результатом того, что бактерии захватывают иммунную систему и начинают использовать ее в своих целях.

В конечном счете именно способность использовать содержащееся в макрофагах железо делает одни внутриклеточные инфекции смертельными, другие – слабыми.

Чем дольше наша иммунная система способна сдерживать распространение инфекции, тем больше у нее остается времени на разработку других методов борьбы с ней, таких, как образование подавляющих действие возбудителей антител.

Если в макрофагах содержится недостаточное количество железа, как это происходит у людей с гемохроматозом, это дает им дополнительное преимущество – они не только изолируют возбудителей инфекции от всего остального организма, но также и морят их голодной смертью.

Современные исследования показали, что макрофаги с пониженным содержанием железа действительно становятся Брюсом Ли иммунной системы человека [16]. В ходе одного из экспериментов в отдельные чашки Петри были помещены вместе с бактериями макрофаги больных гемохроматозом и макрофаги здоровых людей, чтобы проверить их способность нейтрализовать возбудителей. Макрофаги людей, больных гемохроматозом, не оставили бактериям ни малейшего шанса – считается, что им удается гораздо эффективнее противодействовать бактериям за счет способности ограничивать доступ к железу, в отличие от макрофагов здоровых людей.

Итак, мы пришли к тому, с чего начали. Зачем принимать таблетку, которая гарантированно убьет тебя через сорок лет? По той простой причине, что она не даст умереть тебе на следующий день. Для чего было нам выбирать ген, который заведомо приведет к нашей смерти из-за переизбытка железа в организме в возрасте, который сейчас считается средним? Потому что этот ген может защитить нас от болезни, убивающей людей в куда более раннем возрасте.

* * *

Гемохроматоз развивается вследствие мутации гена. Эта болезнь, разумеется, появилась задолго до чумы. Согласно данным современных исследований, она берет свое начало у викингов [17], в дальнейшем распространившись по Северной Европе во времена заселения викингами европейского побережья. Изначально эта болезнь, вероятно, выполняла роль защитного механизма для популяций, подверженных из-за недостаточного питания дефициту железа и живущих в суровых климатических условиях. Однако если причина была действительно в этом, то можно было ожидать обнаружение гемохроматоза среди всех популяций, живущих в способствующих дефициту железа в организме условиях, однако подобной закономерности не наблюдается.

Некоторые ученые полагают, что женщинам с гемохроматозом, вероятно, дополнительное железо в организме шло на пользу, так как помогало предотвратить связанную с месячными анемию. Это, в свою очередь, способствовало увеличению потомства, которое также являлось носителем гена гемохроматоза. Еще более смелые теории предполагают, что мужчинам у викингов удавалось компенсировать негативные последствия гемохроматоза за счет частых потерь крови, связанных с их воинственным образом жизни.

По мере заселения викингами европейского побережья частота мутации могла увеличиться за счет так называемого учеными-генетиками эффекта основателя. Когда немногочисленные группы людей из одной популяции создают колонии на безлюдных либо изолированных территориях, то на протяжении нескольких поколений происходит значительное близкородственное спаривание. Это практически гарантирует сохранение и распространение в популяции любой мутации, которая не приводит к смерти в ранние годы.

И вот наступает 1347 год, и чума начинает свой смертельный марш по всей Европе. Люди с мутацией, приводящей к гемохроматозу, оказываются наиболее устойчивыми к инфекции за счет особенностей своих макрофагов, лишающих бактерии доступа к железу. Хотя болезнь и является для них отсроченным на несколько десятилетий смертным приговором, она повышает их шансы пережить чуму по сравнению с теми, кто гемохроматозом не болеет, и тогда мутировавший ген передается их детям.

Любая популяция, в которой люди умирают в среднем возрасте, будет только рада гену, который в этом возрасте гарантированно убивает, однако помогает до него дожить.

Эпидемия бубонной чумы, получившая прозвище «Черная смерть» в четырнадцатом веке в Европе, является самой известной – и смертоносной – вспышкой инфекционной болезни, однако ученые и историки уверены, что вплоть до восемнадцатого-девятнадцатого веков повторные вспышки наблюдались в Европе чуть ли не каждое поколение. Если гемохроматоз помог этому первому поколению носителей пережить чуму, вследствие чего мутировавший ген распространился по популяции, то, скорее всего, последующие вспышки чумы только усилили этот эффект, еще больше укореняя эту мутацию среди жителей Северной и Западной Европы на протяжении последующих трехсот лет каждый раз, когда болезнь давала о себе знать. Рост числа носителей гемохроматоза, способных противостоять чуме, может также служить объяснением того факта, что ни одна из последующих вспышек эпидемии в Европе не была такой смертоносной, как эпидемия 1347–1350 годов.

Такое новое понимание связи гемохроматоза, инфекции и железа в организме привело к переоценке двух общепринятых медицинских практик – одной очень старой и почти дискредитированной, другой гораздо более современной, ставшей почти догмой. Первая – кровопускание – снова обретает былое уважение. Вторая – употребление железа в виде пищевой добавки, особенно для больных анемией – теперь пересматривается в зависимости от обстоятельств.

Кровопускание – один из старейших способов лечения в истории человечества с самой, пожалуй, запутанной историей [18]. Первые упоминания о нем появились три тысячи лет назад в Древнем Египте, а пика своей популярности кровопускание достигло в девятнадцатом веке, однако затем этот способ стал считаться дикостью и последнюю сотню лет практически не использовался. Существуют данные о том, как сирийские врачи использовали пиявки с целью кровопускания более двух тысяч лет назад, а также известно о великом еврейском ученом-враче Маймониде, который в девятнадцатом веке при дворе Саладина лечил султана Египта кровопусканием. Чтобы пускать кровь своим пациентам, врачи и шаманы по всему миру от Азии до Европы, от Европы до Америки использовали всевозможные инструменты – заостренные палочки, зубы акулы, миниатюрные луки со стрелами.

В западной медицине этот способ лечения основывался на учениях греческого врача Галена, придерживавшегося теории четырех соков в организме человека – кровь, черная желчь, желтая желчь и флегма[2]. Гален и его последователи полагали, что любая болезнь является следствием дисбаланса этих четырех жидкостей в организме человека и задача врача состоит в том, чтобы восстановить этот баланс у своих пациентов с помощью лечебного голодания, очищения слабительными и кровопускания.

Целые медицинские трактаты были посвящены описанию того, как и в каком именно количестве следует пускать кровь. На иллюстрации к учебнику медицины 1506 года насчитывается сорок три различных места на человеческом теле, которые можно использовать с целью лечебного кровопускания – из них на одной только голове было расположено четырнадцать точек.

Пик популярности кровопускания пришелся на восемнадцатый и девятнадцатый века. Согласно медицинским записям того времени, врачи пускали кровь каждому, кто обращался к ним с жаром, гипертонией или отеком. Если у человека была инфекция, кровоизлияние во внутренние органы, нервные расстройства, ему пускали кровь. Если его мучил кашель, головокружение, головная боль, если он страдал от паралича, ревматизма, пьянства или одышки, ему пускали кровь. Как бы безумно это ни звучало, но даже при потере крови людям пускали кровь. Это было панацеей.

Современная медицина многие годы скептически относилась к процедуре кровопускания по многим причинам, часть из которых являются совершенно оправданными. По крайней мере, повсеместное лечение в восемнадцатом-девятнадцатых веках кровопусканием практически любого недуга само по себе выглядит как-то сомнительно.

Когда Джордж Вашингтон заболел инфекцией горла, врачи, лечившие его, провели по меньшей мере четыре кровопускания всего за двадцать четыре часа. До сих пор не ясно, умер ли Вашингтон от самой инфекции или все-таки от вызванного обильной потерей крови шока.

Врачи в девятнадцатом веке повсеместно пускали кровь своим пациентам до тех пор, пока те не упадут в обморок – они считали это признаком того, что взяли крови ровно столько, сколько нужно.

После тысячелетий проведения кровопускания эта процедура резко впала в немилость в начале двадцатого века. Медицинское сообщество и даже широкая общественность сочли кровопускание воплощением варварства донаучной медицины. Теперь же исследования говорят о том, что мы поспешили с оценкой, решив полностью отказаться от кровопускания.

Во-первых, теперь кровопускание – или флеботомия, как его называют сейчас, – стало предпочтительным методом лечения для людей с гемохроматозом. Регулярная потеря крови больными гемохроматозом снижает содержание железа в их организме до нормального уровня и предотвращает накопление железа во внутренних органах, где оно наносит наибольший урон.

Но одним гемохроматозом дело не ограничилось – врачи и исследователи начали изучать эффективность флеботомии в борьбе с болезнями сердца, повышенным кровяным давлением и отеком легких. Даже на традицию пускать кровь при любом недуге в прошлом научное сообщество взглянуло свежим взглядом. Появились убедительные доказательства того, что умеренное кровопускание действительно может оказывать благоприятное воздействие на человека.

Канадский физиолог по имени Норман Кастинг обнаружил, что кровотечение у животных приводит к выбросу гормона вазопрессина, который помогает снять жар и активирует иммунную систему на полную мощность. Эта взаимосвязь пока что еще не доказана, однако даже в исторических данных можно найти множество подтверждений того, что кровопускание способствует снятию жара. Возможно, кровопускание также помогало бороться с инфекциями за счет уменьшения количества железа, доступного злокачественным возбудителям, что повышало эффективность естественной реакции организма прятать железо подальше при столкновении с инфекцией.

Если задуматься, то тот факт, что люди по всему земному шару на протяжении тысячелетий продолжали заниматься кровопусканием, говорит о том, что эта процедура должна приносить хотя бы какие-то положительные результаты. Если бы все, кому пускали кровь, умирали, то практикующие этот подход врачи быстро бы остались без работы.

Одно можно сказать наверняка: древняя медицинская процедура, которую «современная» медицинская наука когда-то отвергла, является единственным эффективным способом лечения болезни, которая при других условиях ежегодно уносила жизни тысяч людей. Отсюда можно сделать вывод, что очень многое по-прежнему лежит за пределами понимания современной медицины.

* * *

«Железо полезно. Железо полезно. Железо полезно».

Что ж, теперь вы знаете, что, когда дело касается железа, нужно знать меру, как и со всем остальным на свете. Однако вплоть до недавнего времени медицина отказывалась это понимать. Железо считалось полезным, и все думали, что чем больше железа, тем лучше.

Врач по имени Джон Мюррэй, работая вместе со своей женой в сомалийском лагере для беженцев, заметил, что многие кочевники, несмотря на сильную анемию и постоянное заражение всяческими опасными болезнетворными организмами, в том числе возбудителями малярии, туберкулеза и бруцеллеза, не демонстрировали никаких видимых признаков инфекции. Он решил изучить эту аномалию, начав давать части кочевников железо. Стоит ли удивляться, что вскоре после того, как некоторые кочевники начали принимать железо в виде пищевой добавки, инфекция сразу же взяла верх. Уровень инфекционных болезней среди кочевников, получавших вместе с пищей дополнительное железо, резко взлетел. Сомалийские кочевники противостояли всем этим инфекциям, несмотря на свою анемию. Точнее, они противостояли вирусам благодаря своей анемии. Ниже приведен яркий пример эффективности механизма изоляции железа в организме.

Тридцать пять лет назад врачи в Новой Зеландии повсеместно кололи младенцам маори раствор железа. Они полагали, что питание маори (коренные жители Новой Зеландии) слишком скудное, с низким содержанием железа, из-за чего их младенцы склонны к анемии.

Младенцы маори, которым делали уколы раствора железа, в семь раз чаще страдали смертельно опасными инфекциями, в том числе септицемией (заражение крови) и менингитом. Как у каждого из нас, в организме младенцев содержатся изолированные штаммы потенциально опасных бактерий, однако обычно организм держит их под контролем. Вводя младенцам в кровь железо, врачи тем самым обеспечивали бактерии пищей, что и приводило к таким плачевным результатам.

Не только внутривенное введение железа способно привести к подобному росту инфекций: обогащенная железом пища также может прийтись по вкусу различным бактериям. У многих грудных детей в кишечнике могут находиться споры возбудителей ботулизма (эти споры могут содержаться в меде, и это, кстати, одна из причин, по которым маленьким детям, особенно в возрасте до одного года, не следует давать мед). Если споры оживут, это может привести к смертельному исходу.

В ходе исследования шестидесяти девяти случаев младенческого ботулизма в Калифорнии было выявлено ключевое различие между смертельными и несмертельными случаями ботулизма у младенцев. У детей, которым вместо грудного молока давали обогащенную железом молочную смесь, болезнь начинала развиваться в более раннем возрасте, в результате чего они оказывались в зоне риска. Установлено, что всех десятерых погибших от ботулизма детей кормили обогащенным железом детским питанием [19].

К слову, гемохроматоз и анемия – не единственные наследственные заболевания, заручившиеся почетным местом в нашем генофонде благодаря своему свойству защищать организм от других угроз, и далеко не все они связаны именно с железом. Вторая по распространенности наследственная болезнь среди европейцев после гемохроматоза – кистозный фиброз. Это ужаснейшая, изнурительная болезнь, способная поражать различные части организма. Большинство людей с кистозным фиброзом умирают молодыми, обычно от болезней легких. Кистозный фиброз вызывает мутация в гене под названием CFTR, и для развития болезни в ДНК человека должны присутствовать две копии мутировавшего гена. Человека с одной копией опасного гена называют носителем, однако болезнь у него не развивается. Считается, что как минимум два процента потомков европейцев являются носителями мутировавшего гена, так что с генетической точки зрения эта мутация довольно распространенная. Стоит ли удивляться, что современные исследования обнаружили, что наличие копии гена, приводящего к кистозному фиброзу, в какой-то мере защищает носителя от туберкулеза. Туберкулез, также именуемый чахоткой из-за того, как быстро человек от него чахнет, повинен в двадцати процентах всех смертей в Европе в период с 1600 по 1900 год, так что это чрезвычайно опасная болезнь. Неудивительно, что наш вид впустил в свой генофонд такую опасную мутацию, чтобы хоть как-то уберечь себя от преждевременной смерти.

* * *

Впервые симптомы гемохроматоза были обнаружены у Арана Гордона во время подготовки к Песчаному Марафону – изнурительному забегу по пустыне Сахара протяженностью двести пятьдесят километров. Три года он сдавал анализы, не дававшие никакого однозначного результата, пока его здоровье продолжало ухудшаться, прежде чем наконец-то выяснили, что же на самом деле с ним не так. Когда все встало на свои места, его предупредили, что при отсутствии лечения он проживет не больше пяти лет.

Теперь нам известно, что Аран страдает от последствий самого распространенного наследственного заболевания среди потомков европейцев – гемохроматоза, болезни, которая, скорее всего, помогла его предкам пережить чуму. Сейчас здоровье Арана снова в полном порядке благодаря кровопусканию – одной из древнейших медицинских процедур на нашей планете.

Сегодня мы стали гораздо больше понимать сложную взаимосвязь между нашими организмами, железом, инфекциями и такими болезнями, как гемохроматоз, или бронзовый диабет, и анемия.

Что нас не убивает, делает нас сильнее. Скорее всего, нечто подобное вертелось в голове у Арана Гордона, когда он во второй раз пришел к финишу Песчаного Марафона в 2006 году – всего через несколько месяцев после назначенной врачами даты его смерти.

Глава 2

Сахара ложка поможет с температурой немножко

По современным оценкам Всемирной организации здравоохранения, 171 миллион людей болеют диабетом – причем ожидается, что к 2030 году это число удвоится [20]. Каждый человек практически наверняка лично знает кого-то, страдающего диабетом, или слышал про людей с такой болезнью. Холли Берри, Михаил Горбачев и Джордж Лукас – все они болеют диабетом. Это одно из самых частотных хронических заболеваний в мире, и с каждым днем оно становится все более и более распространенным.

Вся суть диабета кроется во взаимодействии организма человека с сахаром, в частности с глюкозой.

Глюкоза образуется, когда организм расщепляет содержащиеся в употребляемой нами пище углеводы. Глюкоза жизненно необходима организму человека – она служит своего рода топливом для мозга, нужна для производства белков, именно она используется для получения энергии, когда в ней возникает необходимость. При участии инсулина, гормона поджелудочной железы, глюкоза откладывается в печени, мышцах и жировых клетках (представьте, что это ваша внутренняя ОПЕК), чтобы потом по мере необходимости превратиться в топливо.

Одно из первых проявлений сахарного диабета – выделение большого количества мочи с высоким содержанием сахара. На протяжении тысяч лет наблюдатели замечали, что запах (и вкус тоже) у мочи диабетиков особенно сладкий. Китайские врачи в прошлом диагностировали у больных диабет, проверяя, привлекает ли моча пациента муравьев [21]. У больных диабетом механизм, в ходе которого инсулин помогает организму расщеплять глюкозу, нарушен, и сахар накапливается в крови, достигая опасного уровня. Если никак не контролировать это анормальное увеличение концентрации сахара в крови, то его переизбыток может привести к быстрому обезвоживанию, коме и даже смерти. Даже когда диабет компенсируется, со временем он может стать началом таких серьезных осложнений, как слепота, болезни сердца, инсульт и сосудистые заболевания, которые часто приводят к гангрене и ампутации конечностей.

Есть два вида диабета – первого и второго типа, также называемые в быту детским и взрослым диабетом соответственно, в зависимости от того, в каком возрасте каждый из этих типов обычно диагностируется.

Постепенно определение «взрослый диабет» теряет свой смысл: растущий уровень детского ожирения привел к увеличению числа детей, больных диабетом второго типа.

Некоторые ученые полагают, что диабет первого типа является аутоиммунным заболеванием – естественная защитная система нашего организма ошибочно распознает в определенных клетках тела вражеских захватчиков и принимается за их уничтожение. В случае с диабетом первого типа жертвой иммунной системы становятся клетки поджелудочной железы, ответственные за выработку гормона инсулина. Отсутствие инсулина приводит к тому, что заводы по переработке сахара нашего организма закрываются. По состоянию на сегодняшний день, единственный существующий способ бороться с диабетом первого типа – это ежедневно принимать инсулин, как правило, посредством самостоятельных уколов, однако также можно установить хирургическим путем специальную инсулиновую помпу. Помимо ежедневного введения инсулина, диабет первого типа также требует тщательного мониторинга уровня сахара в крови, а также строгого соблюдения определенного рациона питания и регулярного выполнения физических упражнений.

При диабете второго типа поджелудочная железа больного по-прежнему вырабатывает инсулин – причем порой в весьма больших количествах, – однако его в конечном счете все равно может оказаться в организме слишком мало, либо другие ткани теряют к нему чувствительность, что, в свою очередь, замедляет процессы усвоения и преобразования сахара в крови. Так как организм по-прежнему вырабатывает инсулин, диабетикам второго типа зачастую удается обходиться без инсулиновых уколов за счет других лекарств, правильного питания, упражнений, похудения и мониторинга уровня сахара в крови.

Есть еще и третий тип диабета, именуемый гестационным диабетом, который развивается у беременных женщин. Гестационный диабет чаще всего является временным явлением и проходит сам собой по окончании беременности. Эта болезнь может привести к гигантизму у новорожденного – что, по сути, является лишь громким названием для «очень пухлого ребенка» – так как все излишки сахара в крови матери через плаценту достаются и плоду. Некоторые исследователи полагают, что этот тип диабета может «намеренно» провоцироваться голодным плодом, которому нужно, чтобы мама обеспечила его дополнительной глюкозой.

Так что же вызывает диабет? По правде говоря, современной медицине пока это неведомо по причине сложного сочетания различных факторов, которые могут включать в себя наследственность, инфекции, рацион питания и воздействие окружающей среды.

Фактор наследственности определенно вызывает предрасположенность к диабету, развитие которого в конечном счете может быть инициировано некоторыми другими причинами.

В случае с диабетом первого типа триггером болезни может стать вирус или даже какие-то внешние неблагоприятные условия. Что касается диабета второго типа, то, по мнению ученых, многие люди сами провоцируют развитие болезни своим неправильным питанием, малоподвижным образом жизни и ставшим следствием этого ожирением. Но одно можно сказать наверняка: вклад генетической составляющей в диабет первого и особенно второго типов весьма существенный. И вот тут страсти и начинают накаляться. Вернее, как вы вскоре увидите, остывать.

* * *

Существует огромная разница между распространенностью диабета первого и второго типов, которая главным образом основывается на географическом происхождении. Какой бы сильный вклад в развитие диабета второго типа ни вносила наследственность, эта болезнь тесно связана с образом жизни, и 85 % людей с диабетом этого типа страдают в том числе и от ожирения. Таким образом, в настоящий момент болезнь преобладает в развитых странах, потому что легкий доступ к высококалорийной еде с низкой питательной ценностью приводит к развитию у людей ожирения, в то время как предрасположенность к диабету существует во всех группах населения. Разумеется, у определенных популяций уровень заболеваемости выше, однако он практически всегда идет рука об руку и с высоким уровнем ожирения населения. Так, например, среди индейцев пима, живущих на юго-западе США, просто ошеломляющий уровень диабета – практически половина всех взрослых страдает от этой болезни [22]. На протяжении веков они жили охотой и собирательством, и, вероятно, такой образ жизни привел к обмену веществ, более подходящему для диеты Аткинса[3] (меньше углеводов и больше белка. – Прим. ред.), чем для богатого углеводами и сахаром рациона питания, которым веками жили европейские фермеры. С диабетом первого типа другая история – он гораздо чаще встречается у людей североевропейского происхождения. В Финляндии самый высокий во всем мире уровень заболеваемости детским диабетом. На втором месте идет Швеция, а Великобритания и Норвегия делят третье место. По мере продвижения на юг уровень заболеваемости падает все ниже и ниже. Среди выходцев из Африки, Азии и Испании эта болезнь вообще является редкостью.

Когда болезнь, хотя бы частично связанная с наследственной предрасположенностью, значительно чаще встречается среди определенных народов, приходит время задуматься и начать задавать вопросы, потому что это практически наверняка означает, что некоторые аспекты генетического признака, приводящего к развитию болезни в наши дни, помогали родоначальникам этой популяционной группы пережить какую-то серьезную проблему в прошлом.

В случае с гемохроматозом нам уже известно, что эта болезнь, вероятно, наделяла ее носителей защитой от чумы за счет лишения бактерий, вызывающих ее, необходимого им для выживания железа. Так что же такого полезного диабет мог сделать для нас в прошлом? Чтобы ответить на этот вопрос, нам придется вновь предаться воспоминаниям – на этот раз о событиях, произошедших не сотни, а уже тысячи лет назад. Оденьтесь потеплее – нас ждет ледниковый период.

* * *

Еще полвека назад в научном сообществе было принято считать, что глобальные климатические изменения протекают чрезвычайно медленно. Разумеется, сейчас многие люди, начиная от Ал Гора и заканчивая Джулией Робертс, задались целью разъяснить человечеству, что в его силах привести к катастрофическим изменениям в окружающей среде всего за несколько поколений. Но до пятидесятых годов прошлого века большинство ученых полагало, что на изменения климата уходят тысячи и, возможно, даже сотни тысяч лет.

Это вовсе не означает, что они не признавали того факта, что когда-то ледники покрывали чуть ли не все северное полушарие. Они просто довольствовались знанием того, что ледники сошли – эпоха осталась в прошлом. Человечеству нет смысла об этом беспокоиться – никому не угрожает быть сбитым несущимся на огромной скорости ледником. Если серьезные климатические изменения в будущем и приведут нас к новому ледниковому периоду, у нас будут в запасе несколько сотен тысяч лет, чтобы как-то к этому подготовиться.

Разумеется, были и те, чье мнение отличалось от общепринятого в научном сообществе, однако на них не обращали особого внимания. Астроном Эликот Дуглас работал в Аризоне и в 1895 году начал исследовать срезы деревьев с целью изучения последствий солнечной активности, а именно – солнечных пятен, образование которых происходит циклично, в прошлом. Он так и не обнаружил их, однако в конечном счете открыл дендрохронологию – научную методику, заключающуюся в исследовании годичных колец древесины с целью получения представления о том, что было в прошлом. Первое, что он заметил, – это то, что кольца на срезах были тоньше в холодные или засушливые годы и толще в теплые и дождливые. Изучая годичные кольца одно за другим, ученый обнаружил серьезные климатические изменения, происходившие на протяжении семнадцатого века, которые привели к значительному падению средней температуры [23]. Научное сообщество не восприняло его идеи всерьез. С их точки зрения, астроном просто впустую пилил деревья в лесу. По мнению доктора Ллойда Баркла из Колумбийского университета, Дуглас был не просто прав: открытые им столетние заморозки породили немало красивой музыки. Баркл утверждает, что своим превосходным звуком скрипки великих европейских мастеров, в том числе знаменитого Страдивари, обязаны чрезвычайно плотной древесине, полученной из деревьев, которые росли в течение этого векового похолодания, – они были плотнее, так как на холоде росли медленнее, и их годичные кольца были тоньше.

Появлялись все новые и новые доказательства возможности быстрой смены климата. Так, в Швеции ученые, изучавшие слои грязи на дне озер, нашли свидетельства климатических изменений, которые произошли гораздо быстрее, чем считалось возможным в то время. Эти ученые обнаружили большое количество пыльцы дикого арктического цветка под названием дриада восьмилепестная (Dryasoctopetala) в слоях грязи, оценочный возраст которых составляет всего двенадцать тысяч лет. Обычно дриада растет в Арктике и распространяется по Европе лишь в периоды сильных похолоданий. Ее широкое распространение в Швеции двенадцать тысяч лет назад свидетельствует о том, что период теплой погоды, пришедший на смену ледниковому периоду, был прерван повторным резким похолоданием. В честь этого арктического цветка этот период похолодания был назван поздним дриасом [24]. Но даже ученые, руководимые господствовавшими в то время в научной среде идеями, полагали, что «быстрое» наступление позднего дриаса длилось не менее тысячи лет.

Трудно недооценивать отрицательный эффект, который оказывают общепринятые взгляды на науку. Геологи того времени полагали, что разгадка прошлого лежала в настоящем – если климат ведет себя так сегодня, значит, аналогично он вел себя и вчера. Такая концепция носит название «униформизм», и, как отметил физик Спенсер Уирт в своей выпущенной в 2003 году книге «Открытие глобального потепления»[4], она была основополагающим принципом среди ученых того времени.

На протяжении большей части двадцатого века геологи чтили принцип униформизма [25], считая его основой своей науки. Согласно человеческому опыту, в период продолжительностью менее тысячи лет температура практически не изменяется, и в соответствии с принципом униформизма было принято заключение, что этого никогда не происходило и в прошлом.

Когда люди уверены, что чего-то не существует, обычно они не предпринимают никаких усилий, чтобы попытаться это «что-то» найти.

Поскольку все были убеждены, что глобальные климатические изменения не могут произойти быстрее, чем за тысячу лет, никто даже не удосужился внимательно изучить доказательства того, что на это ушло гораздо меньше времени. Что же насчет тех шведских ученых, которые изучали глиняное дно озер и первыми заявили о «быстром» наступлении позднего дриаса «всего» за тысячу лет? Изучая огромные куски глины, образовавшиеся за столетия, ученые не стали разбивать их на отдельные, более мелкие слои, которые могли бы продемонстрировать, что изменения происходили куда быстрее. Доказательство того, что поздний дриас наступил гораздо быстрее, чем они думали, лежало прямо у них перед глазами, но они были ослеплены собственной предвзятостью.

* * *

К середине двадцатого века тиски унифомизма, в которые была зажата наука, начали терять свою хватку по мере того, как ученые стали понимать возможность быстрых перемен за счет катастрофических событий. В конце пятидесятых годов Дэйв Фульц из Чикагского университета создал макет земной атмосферы с использованием вращающихся жидкостей, имитирующих поведение атмосферных газов. Движение жидкостей было стабильным и цикличным, но только до тех пор, пока что-нибудь не нарушало этого равновесия. Даже малейшего вмешательства было достаточно, чтобы спровоцировать колоссальные изменения потока жидкостей. Это было далеко не научное доказательство, однако этот эксперимент заставил задуматься о неустойчивости атмосферы, ее склонности к серьезным изменениям за относительно короткий период времени. Другими учеными были разработаны математические модели, также указавшие на возможность подобных быстрых изменений.

По мере появления новых данных и повторного рассмотрения старых мнение научного сообщества стало меняться. Уже к семидесятым годам прошлого века общепризнанным стал тот факт, что температурные сдвиги и климатические изменения, приводящие к началу или концу ледникового периода, могут происходить за какие-то сотни лет. Про тысячи больше никто не говорил – счет пошел на сотни. Теперь «быстро» означало «за несколько столетий».

Итак, появилось согласие по поводу того, когда это произошло, однако о том, как именно это произошло, единого мнения не было. Возможно, метан вышел из тундровых болот в атмосферу, отгородив от нас солнечное тепло. Возможно, откололась часть антарктического ледяного щита и охладила Мировой океан. Может быть, в Северной Атлантике растаял ледник и образовалось огромное пресноводное озеро, что нарушило теплое течение, вместе с которым тропические воды попадали на север.

Твердый лед послужил ученым убедительным доказательством.

В начале семидесятых годов прошлого века климатологи обнаружили, что одно из самых достоверных свидетельств того, какая погода была на планете в прошлом, запечатано в ледниках и ледяных плато северной Гренландии. Исследования представляли собой тяжелую и опасную работа – ничего общего с тем образом лабораторной крысы в очках и белом халате, с которым мы привыкли ассоциировать ученых. Это был настоящий экстрим: команда ученых из разных стран преодолевала километры льда, карабкалась на сотни метров вверх, тащила тонны аппаратуры, боролась с высотной болезнью и безумным холодом, и все ради того, чтобы пробурить трехкилометровую толщу льда. Наградой за их труд стали нетронутые и однозначные данные о ежегодных осадках и колебаниях температуры, готовые раскрыть свои секреты при помощи несложного химического анализа. Конечно, для этого нужно было сначала до них добраться.

К восьмидесятым годам прошлого века образцы ледяного щита [26] окончательно подтвердили эпоху позднего дриаса – резкое похолодание, начавшееся порядка тринадцати тысяч лет назад и продлившееся более тысячи лет. Но это, правда, была лишь вершина айсберга.

В 1989 году в США была организована экспедиция с целью пробурить до самого дна трехкилометровый ледяной щит Гренландии, запечатавший в себе данные о 110 тысячах лет истории климата. Интересно, что в тридцати километрах от них команда европейских ученых проводила похожее исследование. Четыре года спустя обе команды ученых добрались до самого основания ледяного щита – вскоре предстояло в очередной раз пересмотреть понятие «быстро».

Пробы ледяного щита показали, что поздний дриас – последний ледниковый период – завершился всего за три года. Из ледникового периода в нормальный климат не за три тысячи лет, не за триста лет, а за каких-то три года. Более того, ледяной щит показал, что поздний дриас наступил всего за одно десятилетие. В этот раз доказательства были налицо – быстрые изменения климата оказались самой что ни на есть реальностью. Похолодание и последовавшее за ним потепление наступили настолько быстро, что ученые даже перестали использовать для описания смены климата слово «быстрый» и начали использовать вместо него такие прилагательные, как «резкий» и «стремительный». Доктор Уирт резюмировал все это в своей книге 2003 года.

Оказалось, что температурные сдвиги, на которые, по мнению ученых пятидесятых годов, ушли десятки тысяч лет, по представлениям ученых семидесятых – тысячи и по взглядам ученых восьмидесятых – сотни, на самом деле произошли за десятилетия.

Изучив данные о резких изменениях климата за последние 110 тысяч лет, ученые обнаружили, что единственным по-настоящему стабильным периодом были лишь последние 11 тысяч лет или около того. Оказалось, что настоящее вовсе не является разгадкой прошлого – оно является исключением.

Наиболее вероятной причиной наступления позднего дриаса и внезапного возвращения к температурам ледникового периода считается разрушение океанической «конвейерной ленты», или термохалинной циркуляции, создаваемой за счет перепада плотности воды, образовавшейся вследствие неоднородности распределения температуры в Атлантическом океане. Когда она работает в нормальном режиме – по крайней мере, в том, к которому мы привыкли, – этот «конвейер» переносит теплые тропические воды на поверхности океана на север, где они охлаждаются, становятся более плотными, тонут и потом глубинными течениями снова попадают в тропики. При таких условиях климат в Великобритании умеренный, хотя она и находится на тех же широтах, что и Сибирь. Однако когда работа этого конвейера нарушается – например, из-за обильного притока теплой пресной воды, образовавшейся вследствие таяния ледяного покрова Гренландии, – это может привести к серьезным последствиям для глобального климата и превратить Европу в очень холодное место.

* * *

Незадолго до позднего дриаса нашим предкам жилось вполне неплохо. Отслеживая миграции человека с помощью ДНК, ученые обнаружили свидетельства бурного роста населения в Северной Европе, когда люди, ранее мигрировавшие из Африки на север, стали снова продвигаться на север в глубь Европы на территории, пустовавшие на протяжении ледникового периода (до позднего дриаса). Средняя температура стала почти такой же высокой, как и сейчас, там, где когда-то были ледники, зацвели луга, и люди начали активно размножаться.

Вскоре потепление, длившееся со времен окончания последнего ледникового периода, резко сменилось похолоданием. Ориентировочно всего за десятилетие среднегодовая температура упала почти на тридцать градусов. Уровень моря упал на сотни метров, так как вода замерзла и осталась в виде ледяного покрова. Лесов и лугов быстро не стало. Побережья оказались окружены сотнями километров непроходимого льда. Айсберги были не редкостью вплоть до территорий современной Испании и Португалии. Громадные ледники снова начали свое грандиозное шествие на юг. Наступил поздний дриас, и мир в очередной раз изменился [27].

Несмотря на то, что человечество выжило, краткосрочный удар, особенно по тем популяциям, что переселились на север, обладал сокрушительной силой. Всего за одно поколение практически все изученные людьми способы выживания – начиная от постройки жилищ и заканчивая привычными методами охоты – потеряли свою актуальность. Многие тысячи людей практически наверняка умерли от голода или замерзли до смерти. Радиоуглеродное датирование археологических находок в явном виде продемонстрировало, что население Северной Европы резко сократилось, что отразилось в уменьшении числа поселений и других свидетельств человеческой деятельности.

Но люди определенно выжили. Вопрос в том, как именно им это удалось сделать? Безусловно, частично наш успех можно объяснить социальной адаптацией – многие ученые полагают, что поздний дриас ускорил отказ от общества охотников и собирателей и положил начало сельскому хозяйству. Но что насчет биологической адаптации и естественного отбора? Ученые полагают, что некоторые животные совершенствовали свою способность переносить заморозки именно в этот период – в частности, древесная лягушка, к которой мы еще вернемся позже. Почему же с человеком подобного не произошло? Подобно тому, как жители Европы «выбрали» ген гемохроматоза, потому что он помогал его носителям пережить чуму, мог ли какой-то другой генетический признак наделить своих носителей способностью лучше переносить холода? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте рассмотрим, какое влияние холод оказывает на человека.

* * *

Сразу после смерти легенды бейсбола Теда Уильямса [28] в июле 2002 года его отправили на самолете в Скоттсдейл, штат Аризона, где его подстригли, побрили и погрузили в холод. Разумеется, речь идет не о типичном аризонском спа-курорте – его тело доставили в криогенную лабораторию компании «Алькор» [29] для заморозки. Как утверждает его сын, спортсмен надеялся, что в будущем медицина сможет вернуть его к жизни.

В лаборатории его голову отделили от туловища, просверлили в ней несколько отверстий и заморозили в сосуде с жидким азотом при температуре –196 °С (туловище было помещено в отдельный охлаждающий контейнер). В брошюрах компании «Алькор» говорится, что «развитые нанотехнологии», возможно, помогут реанимировать замороженные тела, и произойдет это «вероятно, к середине двадцать первого века», однако также они замечают, что в крионике «первым обслуживается последний поступивший, и первым клиентам может потребоваться ждать очень долгое время».

На самом деле – не дождаться им этого никогда. К несчастью для Уильямса и других шестидесяти шести переохлажденных трупов в криогенной лаборатории «Алькор», ткани человеческого тела очень плохо реагируют на замораживание. При замерзании воды образуется множество крошечных острых кристалликов льда. Когда замораживают тело человека, вода в его кровеносных сосудах тоже замерзает, и осколки льда пронзают клетки крови, приводя к разрыву капилляров. Нечто подобное происходит с водопроводными трубами на морозе – правда, в данном случае ни один сантехник не сможет исправить ситуацию.

Разумеется, тот факт, что мы не научились переживать глубокую заморозку, вовсе не означает, что организм человека в ходе эволюции не нашел другие способы справляться с холодом. Напротив, наш организм не только прекрасно понимает, какую опасность для него представляют низкие температуры, у него на вооружении есть целый арсенал естественных способов защиты от холода. Вспомните ситуации, когда вам было чертовски холодно – когда вам приходилось несколько часов подряд стоять на улице промозглым зимним утром или когда вас насквозь пронизывал ветер на подъемнике в горах. Первая реакция нашего организма на холод – дрожь.

Когда мы дрожим, повышенная мышечная активность сжигает запасенный в мышечной ткани сахар, вследствие чего выделяется тепло.

То, что происходит следом, уже сложнее для восприятия, однако вы наверняка хорошо знакомы с сопутствующими ощущениями. Помните неприятное сочетание покалывания и онемения в пальцах ног и рук? Это следующий шаг нашего организма в защите от холода.

Как только организм начинает испытывать холод, происходит сужение тончайшей сетки капилляров в наших конечностях – сначала в пальцах на руках и ногах, потом все выше и выше. По мере стягивания стенок капилляров кровь направляется к туловищу, где она обеспечивает теплом наши внутренние органы, поддерживая вокруг них безопасную температуру, пускай и ценой риска обморожения конечностей. Организм борется за выживание – он готов потерять пальцы ради сохранения печени.

У людей, чьи предки жили в особенно холодном климате – например, были норвежскими рыбаками или инуитскими охотниками, – реакция организма на мороз усовершенствовалась еще больше. Через какое-то время, проведенное на холоде, суженные капилляры на руках ненадолго снова расширяются, посылая теплую кровь к онемевшим пальцам, а потом сужаются снова, продолжая оберегать в тепле туловище и внутренние органы. Такое цикличное сужение и расширение кровеносных сосудов на холоде получило название «реакция Льюиса», которая может обеспечить конечности достаточным количеством тепла, чтобы защитить их от повреждения, при этом продолжая держать в безопасности и тепле жизненно важные внутренние органы. Инуитские охотники способны поднять температуру кожи на руках с практически нулевой до десяти градусов за считаные минуты; у большинства людей это занимает гораздо больше времени. С другой стороны, у людей, чьи предки жили в относительно теплом климате, нет такой естественной способности – защищать одновременно и конечности, и туловище. Во время лютых холодов Корейской войны[5] афроамериканские солдаты гораздо чаще подвергались обморожению, чем другие солдаты.

Однако дрожь и сужение кровеносных сосудов – далеко не единственные механизмы выделения и сохранения тепла, используемые нашим телом. Часть телесного жира у новорожденных детей и некоторых взрослых представляет собой специализированную в выделении тепла ткань под названием «бурый жир» [30], который активизируется, когда тело оказывается подвержено холоду. Когда сахар из крови поступает в клетки бурой жировой ткани, вместо того чтобы отложить этот сахар про запас для получения из него энергии в будущем, как это происходит в обычных жировых клетках, клетки бурой жировой ткани мгновенно преобразуют его в тепло.

У тех, кто приспособлен к очень низким температурам, коричневый жир способен сжигать до семидесяти процентов больше энергии. Ученые называют этот процесс выделения тепла бурой жировой тканью несократительным термогенезом, потому что тепло выделяется без сокращения мышечной ткани.

Дрожь на холоде эффективна только в течение пары часов – как только запасы глюкозы в мышцах истощатся и начнет развиваться мышечная усталость, она теряет свою эффективность.

Бурый жир, с другой стороны, может продолжать выделять тепло сколько угодно времени, при условии получения им глюкозы из крови, и в отличие от других тканей его клеткам для этого не нужен инсулин.

До сих пор никто не написал книгу про диету, в основе которой лежит этот механизм сжигания энергии бурым жиром, потому что для его образования потребовались бы кардинальные изменения образа жизни. У людей, которые живут не в суровом климате, бурой жировой ткани очень мало, если она вообще есть. Чтобы бурая жировая ткань появилась и начала эффективно работать, нужно пожить в условиях экстремального холода хотя бы несколько недель. Речь идет о таких морозах, которые бывают на Северном полюсе. Но это еще не все – нужно там жить и дальше. Как только перестанешь спать в своем иглу, бурый жир тут же перестанет работать.

У организма есть в запасе еще одна защитная реакция на холод, которую ученые до конца еще не поняли – но вы почти наверняка с ней сталкивались. У большинства людей после пребывания на холоде учащается мочеиспускание. Такая реакция сотни лет приводила врачей-исследователей в недоумение. Впервые она была описана неким доктором Сазерлендом в 1764 году, когда он пытался задокументировать пользу от погружения пациентов в считающиеся лечебными – но чрезвычайно холодные – воды в озерах Бати Бристол в Англии. После погружения пациента, страдавшего от «отеков, желтухи, паралича, ревматизма и хронических болей в спине», Сазерленд сделал запись, что этот пациент «писал больше, чем пил». Сазерленд списал эту реакцию на внешнее давление со стороны воды, решив (совершенно ошибочно), что жидкость из его пациента попросту испаряется, и только в 1909 году ученым удалось связать повышенное мочеиспускание – диурез – с воздействием низкой температуры.

Главным объяснением холодного диуреза [31] – возникновения желания пописать, когда становится холодно, – является все-таки давление, только не внешнее, а внутреннее.

Современная теория гласит, что по мере роста кровяного давления из-за сокращения сосудов в конечностях организм посылает почкам сигнал начинать избавляться от жидкости. Вместе с тем эта теория не до конца объясняет это явление, особенно в свете последних открытий ученых.

Научно-исследовательский институт экологической медицины армии США провел более чем двадцатилетнее исследование реакции человека на экстремальную жару, холод, глубину и высоту. Исследование продемонстрировало, что даже у максимально приспособленных к сильным морозам людей по-прежнему наблюдается холодный диурез, стоит температуре опуститься ниже нуля. Так что вопрос остается открытым: почему повышенное мочеиспускание наблюдается именно тогда, когда нам холодно? Определенно, это не самый важный вопрос в современной медицине, однако, как вы вскоре узнаете, перспективы ответа на него весьма и весьма интригующие. Кроме того, этот ответ может пролить свет на куда более серьезные проблемы – такие, как, например, болезнь, которой на данный момент подвержены 171 миллион человек по всему миру.

* * *

Давайте отложим в сторону деликатную тему холодного диуреза и коснемся того, о чем гораздо приятней говорить, особенно за столом, – ледяного вина: вкуснейшего и дорогого напитка, появившегося – как принято считать – по воле случая. Четыреста лет назад один немецкий винодел надеялся ухватить еще хотя бы несколько дней для роста своего винограда поздней осенью, когда по его виноградникам ударил мороз, – во всяком случае, так говорят. Виноград сморщился, но винодел не стал ждать, пока весь урожай погибнет, и решил собрать замороженный виноград в надежде, что и он на что-то сгодится. Он дал винограду оттаять и выжал его, как делал это обычно, однако, к его разочарованию, сока получилось в восемь раз меньше, чем он ожидал. Так как терять ему было нечего, он поставил свой скудный урожай бродить.

И только потом понял, что ему в руки попала настоящая сенсация. Получившееся в итоге вино оказалось безумно сладким. Со времен того первого, ставшего почти легендарным и определенно получившегося по воле случая урожая, некоторые виноделы переквалифицировались на изготовление ледяного вина и каждый год собирали виноград только после наступления первых заморозков. В наши дни существует огромное количество способов оценки качества и свойств вина, среди которых так называемое измерение по «сахарной шкале». Обычное столовое вино по сахарной шкале получает от 0 до 3 %. Ледяное вино же – от 18 до 28 %.

Виноград сморщивается на холоде из-за потери жидкости. С точки зрения химии несложно догадаться, почему в ходе эволюции виноград научился избавляться от воды при наступлении заморозков – чем меньше в нем будет воды, тем меньше кристалликов льда будут угрожать целостности тончайших мембран этого фрукта.

В резком увеличении концентрации сахара тоже есть свой смысл. Кристаллы льда состоят из чистой воды, однако температура, при которой они начинают формироваться, зависит от того, какие еще примеси есть в жидкости, из воды которой они образуются. Все, что растворяется в воде, отражается на ее способности формировать шестиугольную решетку кристаллов льда. Например, обычная морская вода с большим содержанием соли замерзает при температуре где-то минус три градуса Цельсия, а вовсе не при привычном нам нуле. Теперь вспомните про водку, которую некоторые любят хранить в морозилке. Обычно спирт занимает 40 % объема жидкости в бутылке, и он прекрасно справляется с задачей не давать воде замерзнуть – водка начинает превращаться в лед только после того, как ее охладить где-то до –30°С.

Чаще всего вода не замерзает ровно при нуле даже в природе, потому что в ней всегда присутствуют различные минералы и другие примеси, понижающие температуру замерзания.

Как и спирт, сахар является природным антифризом. Чем больше содержание сахара в жидкости, тем ниже опускается ее точка замерзания.

Любопытный факт. Про роль сахара в замораживании жидкости как никому известно химикам-технологам в 7-Eleven[6], которым была поставлена задача разработать напиток «Слерпи»[7] без сахара. В обычном «Слерпи» именно сахар не давал напитку полностью замерзать, поэтому все попытки приготовить «Слерпи» без сахара заканчивались изготовлением кубиков льда. Согласно пресс-релизу компании, у них ушло двадцать лет исследований и разработок, чтобы наконец создать диетический вариант напитка за счет сочетания искусственных подсластителей и неперевариваемого многоатомного спирта.

Получается, что когда виноград избавляется от воды при первом морозе, он тем самым защищает себя сразу двумя способами: во-первых, за счет снижения объема воды, а во-вторых – за счет повышения концентрации сахара в оставшейся воде, что и позволяет винограду выдержать низкую температуру и не замерзнуть.

Избавление от воды, чтобы справиться с холодом? Очень похоже на холодный диурез – мочеиспускание, когда становится холодно, верно? А что насчет повышенного уровня сахара? Что ж, полагаю, вы уже поняли, к чему такие сравнения, но перед тем, как вернуться к диабету, давайте сделаем еще одну небольшую остановку в царстве животных.

* * *

Многие животные прекрасно себя чувствуют на холоде. Некоторые земноводные, такие как лягушка-бык, проводят зиму в холодной, но не замерзающей воде на дне озер и рек. Гигантская антарктическая треска спокойно плавает себе под льдами Антарктики; ее кровь содержит специальный белок, который присоединяется к кристалликам льда и не дает им расти. На поверхности Антарктики волосатая гусеница в течение четырнадцати лет живет при температуре до –50 °С, чтобы потом превратиться в мотылька и улететь, скрывшись в лучах заходящего солнца, на несколько коротких недель.

Однако ни одно животное на свете не сравнится в своей способности адаптироваться к холоду с вытворяющей чудеса крохотной древесной лягушкой.

Древесная лягушка, Rana sylvatica [32], это маленькое существо размером где-то в пять сантиметров, с темной маской, как у Зорро, скрывающей ее морду, живущее по всей Северной Америке, начиная от северной Джорджиии вплоть до Аляски, в том числе за Полярным кругом. Ранней весной по ночам можно услышать ее брачный зов, напоминающий кряканье утят. Но пока не закончится зима, древесную лягушку вы не услышите. Подобно некоторым другим животным, древесная лягушка проводит зиму без сознания. Однако, в отличие от впадающих в глубокую спячку млекопитающих, остающихся в тепле и питающихся за счет толстого слоя жира, древесная лягушка полностью отдается на волю холода. Она зарывается на несколько сантиметров в ветки и листья, а затем выделывает фокус, который – назло надеждам Теда Уильямса и всем тщетным пока что усилиям компании «Алькор» – достоин пера фантаста.

Внимание! Она полностью замерзает!

Если бы вы отправились в поход зимой и случайно поддели ногой одну из этих замороженных лягушек, то однозначно решили бы, что она умерла. В замороженном состоянии у древесной лягушки прекращается всяческая жизнедеятельность – она не дышит, сердце ее не бьется, и невозможно заметить никакой мозговой деятельности. Ее глаза открыты, неподвижны и пугающе белые.

Но если разбить палатку и подождать до весны, то в конечном счете вы обнаружите, что у старушки Rana sylvatica есть в рукаве пара козырей. Всего через несколько минут после повышения температуры лягушка волшебным образом оттает, ее сердце вновь начнет биться, и она будет жадно глотать воздух. Она моргнет несколько раз, и ее глаза приобретут прежний оттенок, она вытянет свои лапы и устроится в сидячем положении. Пройдет еще немного времени, и она запрыгает, как новенькая, присоединившись к хору других размороженных лягушек, разыскивающих партнера для спаривания.

* * *

Никто не знает древесных лягушек лучше, чем великолепный и неугомонный Ким Стори, канадский биохимик из Оттавы, который вместе со своей женой Жанет изучает их еще с начала восьмидесятых годов прошлого века. Стори занимался изучением способных переживать отрицательные температуры насекомых, пока один из коллег не рассказал ему про удивительную способность древесной лягушки. Его коллега собирал лягушек для исследования и случайно оставил их на ночь в багажнике своей машины. Ночью неожиданно начались заморозки, и поутру он обнаружил пакет с замерзшими лягушками. Каково же было его удивление, когда позже в тот же день лягушки оттаяли и начали прыгать по его лаборатории!

Стори был не на шутку заинтригован. Он интересовался криоконсервацией – замораживанием живых тканей с целью их сохранения.

Несмотря на дурную репутацию, полученную из-за ассоциации с дорогостоящими попытками заморозить эксцентричных богачей для их оживления в будущем, криоконсервация является важнейшей областью медицинских исследований, способной принести огромную пользу для общества.

Криоконсервация уже устроила революцию в репродуктивной медицине, предоставив людям возможность хранить в замороженном виде яйцеклетки и сперму.

Следующий шаг – продление периода жизнеспособности крупных внутренних органов человека, предназначенных для трансплантации, – стал бы серьезным прорывом в медицине, который бы спас тысячи человеческих жизней. На сегодняшний день человеческая почка может находиться вне человеческого тела не более двух дней, в то время как сердце способно продержаться всего считаные часы. В связи с этим трансплантация внутренних органов всегда превращается в гонку со временем – нужно как можно быстрее подобрать идеального донора и доставить орган для пересадки, пациента и хирурга-трансплантолога в одну операционную. Каждый день в США погибает дюжина людей из-за того, что не удалось вовремя найти подходящий орган для пересадки. Если бы мы научились эффективно замораживать и хранить донорские органы для их оживления и трансплантации в будущем, количество успешных операций по пересадке внутренних органов определенно стало бы постепенно увеличиваться.

На сегодняшний день это пока еще неосуществимо.

Мы умеем понижать температуру живой ткани с помощью жидкого азота с умопомрачительной скоростью – шестьсот градусов в минуту, однако этого недостаточно. Мы пока что не научились замораживать крупные человеческие органы, а потом полностью восстанавливать их жизнеспособность. И, наконец, мы даже и близко не подошли к тому, чтобы замораживать тело человека целиком, чтобы потом его оживить.

Так что стоило Стори услышать про замерзающую лягушку, он тут же принялся за ее изучение. Как известно, у лягушек те же основные внутренние органы, что и у людей, так что это новое направление его исследований могло принести существенную пользу. Несмотря на все наши современные технологии, мы не умеем замораживать и восстанавливать после заморозки ни один человеческий орган – а тут обнаруживается животное, чудесным образом справляющееся со всеми химическими премудростями и способное замораживать и восстанавливать все свои внутренние органы более-менее одновременно. После многих лет исследований (и многих ночей, проведенных в лесах Северной Канады в поисках древесных лягушек) Стори удалось узнать многое из того, что скрывается за этим таинственным фокусом Rana sylvatica с заморозкой.

Вот что удалось обнаружить ученому: всего через несколько секунд после того как кожа лягушки ощущает критическое падение температуры, она начинает выводить воду из своей крови и клеток внутренних органов, накапливая ее в брюшной полости. Одновременно с этим печень лягушки начинает выбрасывать огромное (для маленькой лягушки) количество глюкозы в кровь, выделяя также дополнительно специальные многоатомные спирты, тем самым стократно увеличивая уровень сахара в крови. За счет всего этого сахара температура замерзания оставшейся в крови воды значительно падает, и она превращается в своеобразный природный антифриз.

Разумеется, в организме лягушки по-прежнему остается немало воды – она просто переносится в те участки тела, где кристаллики льда способны причинить лишь незначительный ущерб и где лед сам по себе может даже сослужить лягушке хорошую службу. Когда Стори препарировал замороженных лягушек, он обнаруживал слои льда, расположенные между кожей лягушки и мышцами лап. Кроме того, в брюшной полости всегда оказывался огромный кусок льда, окружавший внутренние органы лягушки – сами органы были сильно обезвоженными и выглядели сморщенными, словно изюм. Получается, что лягушка аккуратно окружала свои внутренние органы льдом – точно так же люди помещают донорские органы для пересадки в специальные заполненные льдом термоконтейнеры перед транспортировкой. В медицине врачи достают орган, помещают его в полиэтиленовый пакет, который затем кладут в контейнер с ледяной крошкой, чтобы поддерживать его при минимальной температуре, при этом не дав ему замерзнуть.

В крови лягушки тоже остается вода, однако высокая концентрация сахара не только приводит к понижению температуры замерзания, но также сводит к минимуму возможные повреждения, уменьшая размеры все равно образующихся кристаллов и делая их менее острыми, чтобы они не смогли проткнуть или разрезать клеточные мембраны или стенки капилляров. Вместе с тем даже все эти меры не способны полностью защитить лягушку от всех повреждений, однако она и об этом тоже позаботилась. Во время зимних месяцев замороженного сна организм лягушки выделяет большое количество коагулирующего фактора под названием фибриноген [33], который помогает устранить любые повреждения, возникшие в период заморозки.

* * *

С целью противостояния холодам в винограде уменьшается количество воды и повышается концентрация сахара. Теперь мы знаем, что и лягушки спасаются от холода подобным образом. Возможно ли для человека приспособить себя к морозу похожими защитными механизмами?

Является ли совпадением то, что люди с максимально вероятной генетической предрасположенностью к болезни, которая выводит из организма большое количество жидкости и повышает уровень сахара в крови, произошли от людей, живших в тех самых местах, что наиболее всего пострадали от резкого наступления ледникового периода где-то тринадцать тысяч лет назад?

Это довольно спорная теория, однако диабет действительно мог помочь нашим европейским предкам пережить внезапное похолодание позднего дриаса [34].

По мере наступления позднего дриаса любая адаптация к новым климатическим условиям, какой бы неблагоприятной она ни была в нормальных условиях, могла защитить людей от преждевременной смерти и помочь им дожить до репродуктивного возраста. Так, например, у людей с реакцией Льюиса[8] было преимущество в добыче пищи, потому что они были меньше подвержены обморожению.

Теперь представьте себе, что у небольшой группы людей была другая реакция на холод. Круглогодичная отрицательная температура привела к тому, что в их организме стало выделяться меньше инсулина и уровень сахара в крови стал повышаться. Как в случае с древесной лягушкой, это привело бы к понижению температуры замерзания их крови. Частое мочеиспускание поддерживало низкий уровень жидкости в организме.

Недавнее исследование, проведенное Армией США, показало, что в холодную погоду обезвоживание наносит организму минимальный ущерб.

Предположим, эти люди использовали свой бурый жир для сжигания избытка сахара в крови с целью получения тепла. Возможно, у них даже происходило дополнительное выделение коагулирующего фактора для восстановления поврежденных особенно сильными заморозками тканей. Нетрудно понять, что у этих людей было бы достаточно преимущества перед другими, особенно если, как это происходит у древесной лягушки, скачки уровня сахара в крови были бы лишь временными, чтобы увеличить их шансы дожить до репродуктивного возраста.

Существуют довольно привлекательные данные, свидетельствующие в пользу этой теории.

Когда крыс подвергают воздействию отрицательных температур, чувствительность их организма к собственному инсулину снижается. По сути, в ответ на холод они становятся диабетиками, как назвали бы это состояние врачи.

В регионах с холодным климатом в холодные месяцы количество диагностируемых случаев диабета увеличивается – в северном полушарии это выражается в том, что в период с ноября по февраль новых диабетиков появляется больше, чем с июня по сентябрь.

У детей чаще всего диагностируют диабет первого типа тогда, когда температура начинает падать поздней осенью.

Уровень фибриногена – коагулирующего фактора, восстанавливающего поврежденные кристаллами льда ткани древесной лягушки, – таинственным образом в зимние месяцы подскакивает и у людей. Кстати, исследователи берут этот факт на заметку – возможно, это означает, что холодная погода является важным, но недооцененным фактором риска инсульта.

В ходе исследования 285 705 больных диабетом американских ветеранов измерялись сезонные колебания уровня сахара у них в крови [35]. Стоит ли удивляться, что уровень глюкозы в крови ветеранов существенно возрастал в холодные месяцы и падал летом? Более того, разница между уровнями сахара в крови зимой и летом была еще более выраженной у тех, кто жил в холодном климате с существенными сезонными колебаниями температуры. Складывается ощущение, что диабет глубочайшим образом связан с холодными температурами.

* * *

На данный момент имеющихся знаний недостаточно для того, чтобы однозначно утверждать, что предрасположенность людей к диабету первого и второго типов связана с реакцией человека на холод. Вместе с тем ученым достоверно известно, что некоторые генетические признаки, способные причинить человеку вред в наши дни, явным образом помогали нашим предкам выживать и размножаться (гемохроматоз и чума служат тому явными примерами). Поэтому, как бы нам ни хотелось усомниться в том, что болезнь, в наши дни способная привести к преждевременной смерти, когда-то могла приносить ее носителям пользу, все же необходимо взглянуть на общую картину происходящего.

Важно понимать, что какой бы удивительной ни была эволюция, она далека от совершенства. Практически каждая адаптация к внешней среде становится своего рода компромиссом – преимуществом в одних условиях и недостатком в других.

Яркие перья хвоста павлина сделали его привлекательнее для самок, однако стали больше привлекать внимание и хищников. Структура скелета человека позволила нам ходить на двух ногах и наделила нас большим черепом, вмещающим большой мозг, однако это привело к тому, что голова новорожденных с трудом протискивается через родовой канал матери. Когда идет естественный отбор, на первом месте стоит повышение шансов на выживание в текущих условиях окружающей среды. Как только происходит резкое изменение этих обстоятельств, угрожающее истребить целую популяцию, появляется новая инфекционная болезнь, новый вид хищников или начинается новый ледниковый период – естественный отбор включает зеленый свет для любого признака, который повышает шансы на выживание.

«Они что, шутят? – сказал один врач, когда журналисты спросили его мнение по поводу этой теории появления диабета. – Диабет первого типа приводит к острому кетоацидозу[9] и преждевременной смерти».

Конечно, приводит. Приводит в наши дни.

Но что, если бы «временный диабет» появился у человека с большим запасом бурого жира, живущего в эпоху ледникового периода? Запасы еды, скорее всего, тогда были скудными, так что уровень глюкозы в крови, связанный с приемом пищи, и без того был бы достаточно низким, а бурый жир большую часть его превращал бы в тепло, благодаря чему уровень глюкозы диабетика ледникового периода мог так никогда и не достигнуть опасного значения. Современным диабетикам, с другой стороны, с минимальным количеством или отсутствием бурого жира, равно как и отсутствием постоянного воздействия холодов, расходовать этот избыточный сахар некуда, вследствие чего увеличивается его концентрация в крови.

При отсутствии достаточного количества инсулина в организме человека с ярко выраженным диабетом, сколько бы он ни ел, он все равно будет страдать от голода.

Канадская ассоциация диабетологов помогла спонсировать исследования поразительных способностей древесной лягушки Кена Стори. Ее члены понимают, что отсутствие достоверно известной связи между диабетом и наступлением позднего дриаса не означает, что мы не должны изучать придуманные самой природой решения проблемы высокого уровня сахара в крови. Способные противостоять холоду животные, такие как древесная лягушка, используют противоморозные свойства крови с высоким содержанием сахара, чтобы выжить. Возможно, понимание механизмов, помогающих им справляться с различными осложнениями, связанными с высоким уровнем глюкозы в крови, приведет нас к созданию инновационных способов лечения диабета. Растения и микробы, адаптировавшиеся к экстремальным холодам, также могли научиться вырабатывать вещества, обладающие тем же эффектом.

Вместо того чтобы отвергать возможную связь, нужно проявить любопытство и продолжить ее изучать. Что касается связи между диабетом, сахаром, водой и морозом, то здесь многое еще остается неизученным.

Глава 3

Ужиренные солнцем

Всем известно, какие многогранные отношения у человечества с солнцем. Еще в начальной школе мы изучали, что вся экология нашей планеты зависит от достаточного количества солнечного света – начиная от выделения кислорода растениями в процессе фотосинтеза, без которого нам нечем было бы питаться и дышать. За последнюю пару десятилетий стало известно, что чрезмерное количество солнечного света может навредить как всей планете в целом, так и отдельному человеку, погружая всю окружающую среду в хаос из-за засухи или вызывая представляющий смертельную опасность рак кожи.

Вместе с тем большинство людей не знают, что на биохимическом уровне солнце играет не менее важную роль для каждого человека – и взаимоотношения с ним здесь такие же двоякие.

Естественный солнечный свет одновременно и помогает нашему организму вырабатывать витамин D, и разрушает его запасы фолиевой кислоты [36], а оба эти вещества жизненно необходимы для нашего здоровья.

Чтобы контролировать сложные и противоречивые взаимоотношения с солнцем, различные народы в ходе эволюции выработали комплекс мер, которые в совокупности помогают и сохранять фолиевую кислоту, и обеспечивать организм необходимым количеством витамина D.

* * *

Витамин D является важнейшим компонентом биохимических процессов, протекающих в организме человека. Дети подвержены болезни под названием рахит, приводящей к нарушению нормального роста костей и их деформации. Доказано, что дефицит витамина D играет важную роль в развитии десятков болезней – начиная от различных видов рака и заканчивая диабетом, болезнями сердца, артритом, псориазом и психическими расстройствами. Как только в начале двадцатого века была установлена связь между рахитом и витамином D, молоко в США начали обогащать витамином D, практически искоренив это заболевание.

Вместе с тем человеку нет нужды полагаться на витаминизированное молоко, чтобы обеспечить себя витамином D. В отличие от большинства витаминов, витамин D наш организм в состоянии вырабатывать самостоятельно (если говорить в общем, то витамин – это органическое соединение, необходимое живым организмам для выживания, однако получить его обычно можно только извне).

Мы производим витамин D, преобразуя то, что в последнее время, подобно солнцу, получило плохую репутацию, однако что действительно необходимо нам для выживания, так это холестерин.

Холестерин необходим для образования и поддержания целостности клеточных мембран. Он помогает мозгу посылать сообщения по всему организму, а иммунной системе – защищать нас от рака и других болезней. Холестерин – это ключевой строительный материал в производстве эстрогена и тестостерона, а также ряда других гормонов. Также холестерин является незаменимым компонентом для производства витамина D, образующегося в ходе химического процесса, подобно фотосинтезу у растений происходящего только при условии воздействия солнечного света.

Когда мы оказываемся подвержены воздействию нужного типа солнечного света, наша кожа преобразует холестерин в витамин D. Для того, чтобы это произошло, из всего спектра солнечного света нам необходим ультрафиолет B или УФВ, который, как правило, мощнее всего, когда солнце находится ближе к зениту – в течение нескольких часов каждый день, начиная где-то с полудня. В регионах земного шара, отдаленных от экватора, очень небольшое количество УФВ достигает поверхности земли в зимние месяцы. К счастью, наш организм настолько эффективно справляется с производством витамина D, что, при условии регулярного воздействия солнца и достаточного количества холестерина, как правило, нам удается запастись достаточным количеством витамина D, чтобы пережить более темные месяцы.

К слову, в следующий раз, когда будете сдавать анализы для определения уровня холестерина у себя в крови, обратите внимание на время года [37]. Так как солнечный свет преобразует холестерин в витамин D, его уровень может повышаться в зимние месяцы, когда мы продолжаем вырабатывать и употреблять холестерин вместе с пищей, однако испытываем недостаток в солнечном свете для его преобразования.

Любопытно заметить, что солнцезащитный крем, ограждающий нас от ультрафиолетовых лучей, от которых образуется загар, точно так же блокирует и те ультрафиолетовые лучи, которые так необходимы нам для образования витамина D.

В Австралии недавно была запущена кампания с целью борьбы с раком кожи, в рамках которой особенно эффективно удалось добиться другого непредсказуемого результата – австралийцы стали лучше защищать себя от солнца, в связи с чем увеличился уровень дефицита витамина D.

С другой стороны, исследователям удалось обнаружить, что загорание на солнце, на самом деле, может помочь людям с дефицитом витамина D. Одним из симптомов болезни Крона является сильное воспаление тонкого кишечника. Помимо прочего, воспаление препятствует нормальному усвоению питательных веществ, в том числе – витамина D. Большинство людей с болезнью Крона подвержены также и дефициту витамина D [38]. Некоторые врачи в настоящее время прописывают своим пациентам солнечные ванны три раза в неделю на протяжении шести месяцев с целью восстановления нормального уровня витамина D в организме!

Фолиевая кислота и ее соли – фолаты – играют в жизни человека важнейшую роль [39]. Фолаты получили свое название от латинского слова, означающего «лист», потому что одним из лучших источников фолатов для человека является листовая зелень, такая как шпинат и белокочанная капуста. Фолаты являются неотъемлемым участником процесса клеточного роста, помогая организму копировать ДНК в процессе деления клеток, что особенно критично, когда происходит активный рост человека, особенно во время беременности. Когда у беременной женщины слишком низкий уровень фолатов, значительно возрастает риск врожденных пороков развития у плода, в том числе расщелины позвоночника – деформации позвоночного столба, часто приводящей к параличу. Как отмечалось выше, ультрафиолетовые лучи разрушают запасы фолиевой кислоты в организме человека. В середине девяностых годов прошлого века один аргентинский педиатр сообщил о трех случаях рождения здоровыми женщинами, посещавшими солярий, детей с дефектом нервной трубки [40]. Совпадение? Пожалуй, нет.

Разумеется, беременность – не единственный период в жизни человека, когда фолаты играют важную роль. Недостаток фолатов в организме также напрямую связан с развитием анемии, потому что фолаты участвуют в образовании красных кровяных телец.

* * *

Как вы, наверное, слышали, кожа – это самый крупный орган человеческого тела. Это орган во всех смыслах этого слова, ответственный за важные функции, связанные с работой иммунной, нервной, кровеносной систем и обменом веществ. Кожа защищает запасы фолатов нашего организма, и именно в коже происходит решающий этап процесса образования витамина D.

Наверное, вы догадывались, что широкое разнообразие цвета кожи людей связано с тем, воздействию какого количества солнца подвергались те или иные народы на протяжении длительного периода времени. Вместе с тем темная кожа служит не только защитой от солнечных ожогов – она также защищает организм от потери фолиевой кислоты.

Чем темнее кожа человека, тем меньше ультрафиолетовых лучей она поглощает.

Цвет кожи определяется количеством и типом меланина [41] – специального пигмента, поглощающего свет, который образуется у нас в организме. Бывает два основных типа меланина: желтый или красный феомеланин и черный или коричневый эумеланин, которые производятся в клетках под названием «меланоциты». У каждого человека на земле приблизительно одно и тоже количество меланоцитов – различие в цветах кожи определяется, во-первых, продуктивностью этих маленьких заводов по производству мелатонина, а во-вторых – тем, мелатонин какого именно типа они производят. Меланоциты большинства африканцев, к примеру, производят во много раз больше мелатонина, чем меланоциты жителей Северной Европы – и в основном это эумеланин коричневого или черного цвета.

Меланин также определяет цвет волос и глаз. Чем больше меланина, тем темнее у человека глаза и темнее волосы. Молочно-белый цвет кожи альбиносов является следствием дефицита определенного фермента, что приводит к производству небольшого количества мелатонина, если не полному его отсутствию в организме. Красный или розовый цвет глаз, характерный для многих альбиносов, связан с тем, что кровеносные сосуды сетчатки на задней стенке глаза становятся видимыми из-за недостаточной пигментации радужной оболочки.

Как всем прекрасно известно, цвет кожи в ответ на воздействие солнечных лучей может меняться до некоторой степени. Запускает же эту ответную реакцию гипофиз. В обычной ситуации практически сразу же после попадания на кожу солнечных лучей гипофиз выделяет гормоны, стимулирующие работу меланоцитов, в результате чего они начинают вырабатывать мелатонин на полную мощность. К сожалению, этот процесс очень легко нарушить.

Гипофиз получает информацию из зрительного нерва – когда зрительный нерв чувствует солнечный свет, он посылает гипофизу сигнал о том, что нужно заставить меланоциты ускорить свою работу. Как вы думаете, что происходит, когда мы носим солнцезащитные очки? До зрительного нерва доходит гораздо меньше солнечного света, гипофиз получает гораздо более слабый сигнал, выделяет гораздо меньше стимулирующего работу меланоцитов гормона и в организме производится гораздо меньше мелатонина, вследствие чего образуется гораздо более сильный солнечный ожог. Если вы читаете эти строки, сидя на пляже в солнцезащитных очках, сделайте своей коже одолжение – снимите их.

Загорание помогает людям бороться с сезонными перепадами интенсивности солнечного света, но только когда они живут в том же климате, что и их предки – выходцу из скандинавских стран, например, будет недостаточно естественной защиты от солнца на экваторе.

Такие люди – с очень слабой врожденной защитой от солнца и постоянного воздействия прямых лучей тропического солнца – подвержены сильным солнечным ожогам, преждевременному старению и раку кожи [42], а также дефициту фолиевой кислоты со всеми вытекающими отсюда проблемами. Последствия этого могут быть смертельно опасными. Более шестидесяти тысячам американцев ежегодно диагностируют меланому – особенно агрессивный тип рака кожи. Вероятность заболеть меланомой у американцев европейского происхождения от десяти до сорока раз больше, чем у афроамериканцев.

* * *

Скорее всего, у всех людей изначально была светлая кожа, спрятанная под плотным покровом жестких темных волос. По мере потери волосяного покрова в процессе эволюции усилившееся воздействие ультрафиолета палящего африканского солнца на нашу кожу стало угрожать сохранности запасов в организме фолатов, необходимых человеку для получения здорового потомства. Это привело к эволюционному преимуществу темной кожи с высоким содержанием поглощающего свет и защищающего фолаты меланина.

Когда часть людей двинулась на север, где солнце светило не так часто и не так сильно, эта темная кожа – «предназначенная» для противостояния УФВ – слишком эффективно справлялась со своей задачей. Вместо защиты от потери фолатов теперь она стала препятствовать выработке витамина D. Таким образом, потребность максимально эффективно использовать доступный солнечный свет для производства достаточного количества витамина D послужила толчком для осветления кожи.

Сноски