А что, если они нам не враги? Как болезни спасают людей от вымирания
Шрифт:
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,
5
Корейская война – вооруженное столкновение между Северной и Южной Кореей, длившееся с 25 июня 1950 по 27 июля 1953 г. – Прим. ред.
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.
6
Сеть однотипных магазинов шаговой доступности в США. – Прим. пер.
7
Фруктовая вода с ледяной крошкой. – Прим. ред.