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

Глава 2 Сахара ложка поможет с температурой немножко

<<< Назад
Вперед >>>

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.

<<< Назад
Вперед >>>

Генерация: 2.292. Запросов К БД/Cache: 3 / 1
Вверх Вниз