Генетика на завтрак. Научные лайфхаки для повседневной жизни бесплатное чтение
Мартин Модер
ГЕНЕТИКА НА ЗАВТРАК
Научные лайфхаки для повседневной жизни
Предисловие
Вы помните тот момент, когда вдруг четко осознали, какая профессия ваша?
Когда дети говорят, что хотят стать учеными, то при этом они чаще всего думают, что будут создавать вещи из воздуха, приобретать суперспособности от укусов радиоактивных пауков или уничтожать врагов какими-то лазерными лучами. К сожалению, я рос не с таким четким представлением, зато я всегда был любознательным человеком. Впервые это проявилось, когда я, еще будучи ребенком, вместе с сестрой исследовал бабушкину загадочную машину. Пока я осматривал прибор, засовывая палец во все отверстия, моя сестра поворачивала прилаженную сбоку ручку. Я до сих пор очень хорошо помню конструкцию, хотя впоследствии больше никогда не видел мясорубку. Этот момент я предпочитаю вспоминать, убеждая себя, что внезапное понимание того, как работает машина, побудило сестру стать физиком, тогда как вид моего пальца изнутри вселил в меня мужество и желание понять человеческое тело, особенно то, как остановить кровь. Этот случай стал толчком, положившим начало моему увлечению биологией. Вдруг все вопросы, какие только можно было задать, пронеслись в моей голове. Можно ли скрестить комара со светлячком, чтобы ночью видеть, куда он собирается ужалить? Знают ли гусеницы, что станут бабочками, или же, сооружая кокон, задаются вопросом, какого черта они вообще делают?
Несколько лет спустя, когда кончики моих пальцев уже давно оправились от перенесенной травмы, я записался на курс биологии в университете Вены, собираясь стать молекулярным биологом. Я понятия не имел, что меня ждет. В то время наиболее стойкую ассоциацию с темой науки у меня вызывали ночные часы, проведенные за игрой в Half-Life[1]. Все события, разворачивающиеся в этой компьютерной игре, мы видим глазами физика, который неудачно проводит эксперимент, в результате чего открывается межпространственный портал. В итоге он хватает лом и начинает уничтожать инопланетян, которые пытаются пробраться сквозь этот портал. Тогда все это казалось мне довольно увлекательным, а между тем я узнал такое, о чем в те времена даже и помыслить не мог: наука в реальной жизни оказалась еще более захватывающей.
Иногда ученых обвиняют в том, что они крадут магию, ведь они пытаются все на свете понять и объяснить. Это обвинение столь же беспочвенно, как и горная дорога в Сибири, по которой пытаешься проехать на летней резине. И этому есть две причины. Во-первых, исследователи очень рады тому, что понимают не все. Они работают в сфере, существующей для того, чтобы генерировать новые знания. Когда открывать будет уже нечего, залы ожидания во всех бюро по трудоустройству стремительно заполнят люди в белых лабораторных халатах. Во-вторых, когда понимаешь что-то, от этого оно не теряет своей привлекательности. Цветок не начинает хуже пахнуть от осознания того, что таким образом он хочет приманить жужжащих пчелок. Знание общей эволюции обоих существ только придает новый оттенок красоты. Совсем как сыр в чизбургере. Исследовательская лаборатория — словно ящик с инструментами, который делает незаметные вещи нашего мира ощутимыми, обнаруживает скрытые связи и помогает разглядеть гениальность за кажущимися банальными явлениями. Поэтому человек, интересующийся наукой, увидит элегантность даже в пятнах плесени над ванной. Этот грибок, как и вы, преодолел долгие миллиарды лет развития. Радуйтесь, что эволюция отправила вас к тем видам, которые в состоянии удержать в руках баллончик с пятновыводителем.
Молекулярная сестра биологии — генетика. Она имеет дело с ДНК — строительным планом жизни.
Строго говоря, от африканской лягушки-быка мы отличаемся только лишь нашими генами. Хоть мы и знакомы с ДНК немногим более 60 лет, но на сегодняшний день мы умеем перемещать и видоизменять гены так, будто это кубики лего. В этой книге генетика, биология и медицина дадут ответы на важные вопросы жизни:
1) Откуда мы произошли?
2) Можно ли разрезать сознание ножом?
3) Сколько нужно съесть белого хлеба, чтобы опьянеть?
4) Обязательно ли соединять себя узами с кем-либо?
5) Как спасти жизнь при помощи запаха ног?
Чем больше мы постигаем мир, тем более грандиозным он нам кажется. За последние годы в науке были сделаны удивительные открытия, которые подвергли нашу картину мира и самосознание серьезному испытанию. К сожалению, большинство из них прячется в специализированных журналах и вряд ли доходит до внимания широкой общественности в промежутках между новым выпуском шоу «Фермер ищет жену»[2] и пятым повтором очередного эпизода Симпсонов. Своей книгой я хотел бы изменить данное положение вещей. В ней пойдет речь о самых увлекательных мыслях и идеях, какие только могут прийти в голову молекулярному биологу. Эта книга повествует о том, как гены, биология и исследования влияют на нашу жизнь, а в будущем будут накладывать еще более сильный отпечаток. Она охватывает темы от простых, человеческих, таких как любовь, до разума цифрового червя, управляющего роботом Лего.
Узнайте, как правильно ласкать друг друга с точки зрения науки и как эмбрионы уже в утробе матери борются за уютные, хоть и лишенные окон местечки.
Я убежден, что вы откроете для себя множество поразительных вещей. Желаю вам хорошо повеселиться!
Глава 1
От розовой протоплазмы до монгольского ловеласа
Вопрос о происхождении жизни извечно занимал людей. Поэтому насколько разнообразны культуры, настолько же разнообразны и объяснительные модели, выдвигавшиеся в разное время. Древние греки считали, что нас создал из глины титан по имени Прометей. Он наделил людей усердием лошадей и мудростью собак. Поскольку я знаком с этим мифом, то всегда киваю и ухмыляюсь, когда пес моей сестры гоняется за своим хвостом, съев перед этим свои фекалии.
Особенно оригинальный миф о творении можно встретить в китайской мифологии. Согласно этому мифу, история мира началась с яйца, дрейфовавшего во тьме. Когда скорлупа треснула, верхняя ее половина образовала небо, а нижняя — землю, а между ними оказался свежевылупившийся Паньгу, первое в мире живое существо, которое держало небо и землю. Когда через тысячи лет Паньгу умер, один его глаз стал Солнцем, а другой — Луной. Его волосы превратились в леса, а зубы в скалы. А откуда же появились люди? Из паразитов, живших на его коже. Снимаю шляпу перед самоиронией древних китайцев, но эта объяснительная модель появления жизни также не представляется мне правдоподобной.
Вслед за представителями античных культур современные ученые тоже начали задумываться о происхождении первого живого существа. Как же так могло получиться, что на доселе мертвой, несущейся сквозь Вселенную куче камней под названием Земля вдруг зародилась жизнь? Правда, мы уже знаем, что жизнь должна была возникнуть в крайне примитивной форме, а не в виде котят, внезапно выросших из-под земли. Но как именно могла образоваться эта первая форма жизни, до сих пор остается загадкой. И еще более захватывающим является тот факт, что некоторые процессы, которые должны были способствовать появлению жизни, со временем сумели разгадать. Согласно моделям исследователей, хоть космическое яйцо и не имело ко всему этому никакого отношения, но здесь оказались причастны другие летавшие во тьме вещи. В этой главе вы узнаете об одной из самых актуальных объяснительных моделей, отвечающих на один из древнейших вопросов: откуда мы взялись?
Болтаем с Чингисханом за чашечкой кофе
В детстве семейные торжества казались мне довольно скучными. Пить кофе мне было еще рано, сплетни из детского сада меня тоже не волновали. К тому же у моих тетушек была собака, которая, по крайней мере так мне казалось с позиции маленького ребенка, покушалась на мою жизнь. Зато у моих тетушек было спутниковое телевидение. Дома у меня его не было, и мне доставляло огромное удовольствие, переключая каналы, выискивать и соединять друг с другом абсурдные фрагменты предложений. В целом семейные торжества были довольно сносными, так как мои родные — действительно милые люди. Во всяком случае, те, с кем я знаком. Ну, а что насчет тех, кого я никогда не встречал? Вы знаете, кем были ваши прадедушка с прабабушкой?
Представьте себе, что вы держите за руку своего отца. Он, в свою очередь, держит за руку своего отца, тот своего и так далее. По статистике, всего лишь через 50 метров этой большой цепи отцов с вероятностью 1:200 будет стоять человек, имя которого едва ли является для вас незнакомым: Чингисхан. Монгольский завоеватель, вне всяких сомнений, мог бы рассказать гораздо более интересные сплетни, нежели мои тетушки. И для этого ему не понадобилось бы спутниковое телевидение. Чингисхан не был тем парнем, кто навечно застревает во френдзоне. Иначе миллионы его потомков было бы не так-то просто объяснить. У него были сотни детей, в свою очередь породивших на свет еще сотни детей. Вероятно, он потому и занимался грабежами, носясь по всей Азии, чтобы быть в состоянии выплачивать все свои алименты.
Знанием о распространенности гена Чингисхана мы обязаны исследованию Y-хромосом, проведенному в 2003 году [2]. Y-хромосомы являются частью нашей генетической информации и определяют мужской пол.
Y-хромосомы передаются от отца к сыну, не подвергаясь существенным изменениям, и дают возможность проследить отцовскую линию родословной.
Откуда взялось такое огромное количество потомков, можно догадаться благодаря одной спорной цитате, авторство которой иногда приписывают Чингисхану: «Величайшая радость для мужчины — это побеждать врагов, гнать их перед собой, отбирать у них все, чем они владеют, видеть их близких в слезах, седлать их лошадей и сжимать в объятиях их жен и дочерей». Сомневаюсь, что ему было достаточно только лишь сжимать жен и дочерей в объятиях.
Восемь процентов всех мужчин Азии имеют связь с родом Чингисхана, судя по их У-хромосомам.
Чингисхана не считают классическим героем, да и сотня детей не появится в результате любовных приключений в путешествии по случаю окончания средней школы. Его потомки также не ленились размножаться, что объясняется тем, что мужчины, имевшие власть, могли обладать несколькими женщинами и в покоренных землях вели себя совсем не по-джентльменски.
Y-хромосомы 8 % всех мужчин в большом регионе Азии позволяют отследить связь с родом Чингисхана.
Не спорю, если в вашей внешности отсутствуют хотя бы мало-мальски азиатские черты, то шансы оказаться носителем генов завоевателя у вас крайне малы. Однако, согласно чистым расчетам, потомки Чингисхана на 2003 год составили гордые 0,5 % от всего мужского населения земного шара.
Молекулы и метеориты
Давайте продвинемся еще дальше в прошлое по нашей цепи отцов. Намного дальше. Теоретически ее можно продолжить до самой первой в мире формы жизни. И все же на практике эта попытка обречена на неудачу, поскольку для некоторого количества индивидов, число которых примерно равно населению Пакистана, цепь прервется. Чертовски сложно пожать друг другу руки, если вместо них плавники. И вообще, вам когда-либо доводилось наблюдать, как две рыбы держатся за руки? Для этого им просто не хватает чувства романтики. Если проигнорировать эту проблему и расставить остальных предков, подобно пожилым супругам — молча рядом друг с другом, фактически цепь закончится где-то на нашем первом общем предке. Этот одноклеточный Адам, живший около четырех миллиардов лет назад, стал переходным этапом от химии к биологии. В английском языке он получил название LUCA — the Last Universal Common Ancestor, — или Лука, последний универсальный общий предок. Как выглядел Лука, какие имел увлечения, никто точно не знает. В ту пору некому было его об этом расспросить.
Никто даже не поинтересовался, хотел ли Лука вообще появляться на свет. Это решение уже принял за него углерод, совершенно беззастенчиво образующий множественные связи одновременно и составляющий основную структуру жизни.
Этот элемент прошел долгий путь. Он выкован внутри массивных звезд и образует практически все, ради чего стоит жить в этом мире: уголь для барбекю, алмазы и саму жизнь.
Белки, жиры, углеводы и многие другие вещества, плавающие в наших клетках, получили углерод в качестве своей основной структуры. Это связано с тем, что углерод является мастером образования длинных цепей и соединений с другими элементами. Эти соединения даже имеют совершенную силу. Они достаточно крепкие, чтобы спонтанно не распадаться во время посещения сауны, но вместе с тем остаются настолько хрупкими, что их можно разорвать, так что съеденный на обед кремовый торт не отправится в унитаз непереваренным.
Однако наиболее важным свойством углерода является разнообразие химических структур, которые могут образовать элемент. Фактически углерод может формировать больше структур, чем все другие элементы периодической таблицы, вместе взятые. Это полезно, если собираешься смастерить что-то настолько же сложное, как жизнь. Чтобы из углерода смогло сформироваться живое существо, он должен сначала образовать органические соединения.
Как они появились, мы узнали еще в 1950-е годы благодаря ученым Стэнли Миллеру и Гарольду Клейтону Ури [3]. Два исследователя смоделировали в стеклянной колбе такую атмосферу, какая должна была преобладать на ранней Земле: вода, метан (углерод), водород и аммиак. Настолько суровые условия сегодня, пожалуй, можно встретить лишь в спортивных раздевалках да внутри кроссовок. Эти господа спровоцировали такое смешение электрических разрядов, чтобы смоделировать грозовые молнии, часто возникавшие в молодой атмосфере. На дне колбы находился искусственно созданный праокеан, довольно громкое название для лужицы воды. Фактически эксперимент стал давать интересные результаты, когда первичная атмосфера в течение нескольких дней подвергалась воздействию электрических разрядов. Жидкость начала приобретать розовую окраску, и, когда ученые исследовали ее, они обнаружили нечто удивительное: в первичной атмосфере благодаря грозовым разрядам спонтанно образовались органические молекулы, среди которых оказались сахара, жирные кислоты и аминокислоты. В процессе дальнейших экспериментов с изменением атмосферных условий были воссозданы и другие составные компоненты жизни, включая структурные элементы генетической информации. Так что в следующий раз, спускаясь в метро и ощущая в носу отчетливый запах метана[3], вы должны испытывать благодарность, ведь без него не было бы ни вас, ни метро.
Быть может, Лука кроме розовой протоплазмы получил также помощь от далеких звезд. В нашей Солнечной системе существует множество областей, где преобладают условия, при которых могут создаваться органические молекулы. Поэтому метеориты часто бывают переполнены строительными кирпичиками жизни, хотя сами по себе являются стерильными каменными глыбами. В метеорите Мерчисона весом более 100 фунтов, который упал в Австралии в 1969 году, было обнаружено 70 различных типов аминокислот, многие из которых известны благодаря современным живым существам.
Метеориты, которые в период формирования Солнечной системы стремительно проносились сквозь древние пылевые облака, при этом могли собирать органические вещества.
Сильная астероидная бомбежка на ранних этапах истории Земли могла стать тем самым толчком, послужившим причиной возникновения жизни. В результате на Земле оказалось не только множество будущих составляющих клетки, на нашу планету также было принесено огромное количество воды. Однако зарождению жизни может способствовать не только содержимое метеорита, но и мощный удар. В 2015 году ученые создали метеорит [7]. Это была замороженная мешанина из воды, аминокислот и силикатов, которые охлаждали до -196 °C. Чтобы смоделировать удар, космический снежный шар бомбардировали снарядами. В результате воздействия отдельные аминокислоты объединились, образуя короткие цепи, как это происходит и в клетках для формирования белков. Таким образом, сама сила удара может способствовать образованию сложных органических молекул, без которых не было бы никакой биологии. Чего не хватало первичному бульону для жизни, так это обособления от внешнего мира. Внешняя мембрана, подобная мембранам современных клеток, возникает спонтанно, когда амфифильные молекулы попадают в воду.
Метеориты, проносящиеся сквозь древние пылевые облака во время формирования Солнечной системы, могли собирать органические вещества.
Несмотря на свое название, амфифилия не имеет никакого отношения к лягушкам. Это слово описывает вещества, вступающие в сильное взаимодействие с водой, а также имеющие жирорастворимую часть. К ним относятся, например, фосфолипиды, из которых состоят мембраны клеток вашего организма. В метеорите Мерчисона были также выделены амфифильные молекулы, которые при контакте с водой продемонстрировали способность к спонтанному образованию мембраноподобных структур.
Таким образом, все компоненты, необходимые для возникновения жизни, имелись в наличии. Но разве тайна нашего происхождения была решена? Вероятно, на вашей кухне имеются все ингредиенты, необходимые для приготовления вкусного мраморного кекса, но заметьте, насколько непредсказуемо возникновение из них шедевра пекарского искусства. Вы будете разочарованы, поскольку мраморный кекс — это изысканный продукт. Тем не менее однажды может случиться так, что молочный пакет опрокинется в коробку с мукой и образует то, что может сойти за примитивного предшественника пирога. Живые существа, знакомые вам сегодня, — это продукт длительного развития, на которое ушли миллиарды лет. Случайные генетические мутации в сочетании с беспощадной борьбой за выживание, которая позволяет размножаться только лучшим представителям, являют собой безостановочный процесс оптимизации. В результате по прошествии чрезвычайно продолжительного периода времени из примитивной группки молекул может развиться что-то настолько же сложное, как кровожадная собака моих тетушек.
Эволюция не состоялась бы, если бы первая форма жизни не могла размножаться.
Чтобы эволюция смогла состояться, первая форма жизни должна обладать решающей способностью: она должна уметь размножаться.
Для современных клеток размножение — довольно трудоемкий процесс. Генетическую информацию современных клеток можно записать при помощи всего лишь четырех букв: А, Т, G, С. Так себе словарный запас, рядом с ним Ходор из сериала «Игра престолов» — просто самый настоящий поэт. Поразительно, но четырех букв вполне достаточно, чтобы закодировать всего человека. С другой стороны, компьютеру хватает всего двух символов, 0 и 1, чтобы проигрывать видео про котиков в режиме Full HD. В человеческой клетке имеется около трех миллиардов этих букв. Чтобы генетическая информация не лежала без дела, необходимо создать копии сегментов ДНК, так называемых генов. Эти копии называются РНК, в дальнейшем они переписываются в белки, которые затем берут на себя выполнение различных задач в клетке.
Стандартная генетическая схема выглядит так: ДНК (генетическая информация) — РНК (копия) — белок.
РНК — первая всегда
На первый взгляд может показаться, что РНК всего лишь играет роль посредника. Подобно почтальону, она переносит копии отдельных генов из клеточного ядра, чтобы из них могли образовываться белки. Это звучит довольно скромно, но те, кто любит смотреть любовные драмы, знают, что почтальоны часто бывают самыми настоящими пройдохами. Кроме того, РНК проказничает гораздо больше, чем первоначально полагали. Например, она сама может служить генетической информацией. Это мы знаем благодаря определенным вирусам, которые прописали свой генетический материал не в ДНК, а в РНК. К ним относятся риновирусы, которые регулярно проверяют, в порядке ли наши железы слизистой оболочки носа, награждая нас жутким насморком.
В человеческих клетках РНК также выполняет самые разнообразные функции. Она не только передает информацию о генах, но и самолично перезаписывает их в белки. Рибосомы, компоненты клетки, составляющие белки, в свою очередь, состоят из РНК. Самый настоящий мастер на все руки, Макгайвер среди макромолекул.
Принято считать, что первая форма жизни состояла всего лишь из мембраны, в которой содержалась последовательность РНК. Эта РНК была в состоянии копировать сама себя.
Первобытное поведение, которое можно наблюдать и по сей день, когда деятели науки, напившись на рождественской вечеринке, садятся голым задом на копировальный аппарат. Но в состоянии ли РНК делать что-то подобное в одиночку?
В 2009 году американскому биохимику Джералду Фрэнсису Джойсу удалось создать две цепи РНК, которые взаимно воспроизводили друг друга [2]. Для этого им были не нужны ни белки, ни другие составляющие нынешних клеток, а только первичный бульон из компонентов РНК. При этом буквенная последовательность обеих РНК не задавалась исследователями, а возникала из эволюционного эксперимента, при котором несколько РНК конкурировали друг с другом в борьбе за выживание, в результате чего последовательность букв РНК менялась в ходе эксперимента. Если вы пройдете достаточно далеко вдоль цепи отцов, то, вероятно, столкнетесь с подобными РНК, которые скажут вам, что прежде, когда еще можно было размножать себя самостоятельно, было лучше.
Считается, что первой формой жизни является мембрана с последовательностью РНК внутри, способной копировать себя.
Итак, на молодой Земле было почти все необходимое. Были белки и строительные блоки клеточных мембран. В условиях первичного бульона РНК также могла создаваться из простых молекул. Следует ожидать, что при спонтанном формировании мембран в них иногда оказывались включения РНК. То, что таким образом возникает примитивная, саморазмножающаяся клетка, звучит довольно неправдоподобно. Если это все так, то следует помнить, что для создания такой клетки на невообразимо огромной поверхности в распоряжении у Земли было невообразимо долгое время. В этом контексте крайне вероятным становится то, что где-то однажды может произойти что-то крайне маловероятное. В конце концов, ежедневно десятки людей оказываются пораженными ударом молнии, а где-то прямо сейчас слепой цыпленок подавился зернышком.
РНК не очень стабильна и имеет тенденцию менять свою буквенную последовательность. Поэтому клетки, чья генетическая информация состоит из РНК, очень быстро стали бы очень разными. Если последовательность букв изменяется таким образом, что положительно влияет на размножение, то эти клетки будут преобладать над другими. Именно с этого наконец началась эволюция, и вот тут стало можно впервые заговорить о биологии.
Со временем, когда клетки стали более сложными, задача долгосрочного хранения информации была передана от РНК к ДНК. Хотя обе молекулы химически практически идентичны, ДНК гораздо более стабильна и поэтому лучше подходит для такой работы. Белки были созданы для того, чтобы взять на себя выполнение сложных задач, с которыми не в состоянии справиться РНК. Некоторые клетки вбирали другие клетки. Это привело к появлению внутренних секций, которые могли взять на себя выполнение различных задач, как, например, клеточное ядро, которое заботится о ДНК, или митохондрии, которые отвечают за производство энергии.
Долгое время эти одноклеточные организмы играли доминирующую роль в мировых событиях. И все же когда первые клетки заметили, что сотрудничество имеет больше преимуществ, нежели конкуренция, образовались многоклеточные организмы и случился бум сложной жизни. В результате появились вы, я и любая другая форма жизни, которую мы сегодня можем с восхищением наблюдать невооруженным глазом.
Мы — это хорошо организованная группа одноклеточных организмов, которые собрались вместе, чтобы устроить грандиозную вечеринку.
Так сколько же было первичных клеток?
Но откуда мы знаем, что у жизни был лишь один первоисточник? Разве несколько первичных клеток не могли возникнуть независимо друг от друга? Можно ли убедить себя, что вы и собака, которая вечно просится на улицу, произошли от разных первичных клеток? В некоторых своих свойствах все живые существа в мире настолько похожи, что кажется, будто не существует другого объяснения, кроме общего происхождения. Ученый-биохимик Дуглас Теобальд сравнил аминокислотные последовательности у различных видов и подсчитал, что общее происхождение всех живых существ по меньшей мере в 102860 раз более вероятно, чем другие мыслимые сценарии, такие как, например, многочисленные первичные клетки, возникшие независимо друг от друга [8]. Вероятность равняется единице, поделенной на число с 2860 нулями. Для сравнения, вероятность выпадения всех шести правильных цифр в лотерее равна единице, поделенной на число всего с шестью нулями. Так что есть веские причины верить в наше общее происхождение. Для меня это знание стало одним из прекраснейших подарков, преподнесенных нам биологией. Теперь-то мы знаем, что у нас есть общие предки с каждой обезьяной, каждой птицей, каждым грибом, каждым растением и даже каждой кишечной палочкой, с которой мы делим нашу планету. Во времена Дарвина это было невероятно. Но те, кто любит смотреть реалити-шоу, замечают, что наше отделение от одноклеточных организмов произошло не так уж и давно.
Вероятно, мы никогда не сможем с уверенностью сказать, как именно появилась первая клетка. Но тот факт, что мы можем создавать модели, которые частично поддаются экспериментальной проверке и описывают правдоподобный переход от неживой материи к живой, должен вызывать у нас некоторую гордость. Мы — первые млекопитающие, у которых это получилось. Чтобы суметь насладиться этой книгой в полной мере, давайте еще немного поговорим о ДНК, живущей в наших клетках. Вы уже знакомы с этой двойной спиралью, которая содержит буквы А, Т, G, С и решает, начнете ли вы лысеть к сорока годам. Практически все клетки вашего тела содержат всю вашу генетическую информацию за несколькими незначительными исключениями, такими как эритроциты (перенос кислорода), тромбоциты (свертывание крови) и клетки в линзах глаз (зрение). Чтобы спираль ДНК поместилась в наши клетки, она должна быть очень плотно свернута.
Если вытащить цепь ДНК из клетки и распутать, то ее длина составит около двух метров.
Это представляется вполне управляемым количеством генетической информации, но на этих двух метрах записано около трех миллиардов букв! Можете ли вы вообразить себе что-то подобное? ATGTCGTGATGCTGCCGTAATG… Я сэкономлю ваше время, ведь потребуется 50 лет, чтобы прочитать всю цепь ДНК вслух, а вы сегодня вечером, скорее всего, не располагаете таким количеством времени. Если оценивать консервативно, то ваше тело состоит приблизительно из 10 000 000 000 000 (10 триллионов) клеток. Теперь вы сможете блеснуть своими познаниями в области математики.
10 триллионов клеток умножим на 2 метра ДНК и получим 20 миллиардов километров генетической информации. Расстояние между Солнцем и Землей составляет около 150 миллионов километров. Достали калькулятор?
Свернутая ДНК вашего тела — это примерно 130 расстояний от Земли до Солнца! Это даже длиннее, чем список сексуальных партнерш Чарли Шина.
Подобно тому, как буквы в этой книге приобретают смысл лишь только, формируя слова, буквы вашей ДНК образуют отдельные гены, которые можно прочесть. В общей сложности у нас их около 21 000, причем большинство из них по несколько тысяч букв длиной. Это звучит потрясающе, а вот с точки зрения водяной блохи daphnia pulex с ее 31 000 генов не особенно впечатляюще. Итак, то, насколько сложным является организм, не зависит исключительно от количества генов, а прежде всего от того, чем они занимаются и как происходит их регуляция. Как только создается РНК-копия гена, происходит либо создание белка, либо принятие самой РНК активной функции. На молекулярном уровне общая картина быстро становится очень сложной, но в конечном итоге из всего этого возникают милые существа, которые составляют нам компанию в этом мире. В следующей главе воздадим должное замечательному процессу, который породил такое многообразие наших современников: брачным играм.
Глава 2
Любовь, гены, инструмент для поглаживания
Вы смотрели мультфильм «В поисках Немо»? Приключения оранжево-белой рыбки-клоуна? Факт: когда в популяции рыб-клоунов погибают самки, самый крупный доминирующий самец превращается в даму. Почему же именно самый мужественный самец меняет свой пол? Возможно, он с самого начала вел себя так мужественно, чтобы скрыть свою сексуальную неуверенность, но правда ли он расцветет после изменения пола?
Получит ли мультфильм «В поисках Немо» продолжение с названием «Немо в поисках своей сексуальной идентичности»?
Тема сексуальности такая сложная. Что касается половых ролей, то здесь, кажется, и сама природа иногда окончательно сбивается с толку. Вспомним, к примеру, Рудольфа, красноносого северного оленя. Как вам известно, этот северный олень с великолепными рогами и сияющим красным, словно у пьяницы, носом каждое Рождество должен тянуть сани Санта-Клауса. Северные олени — единственный вид оленей, самки которых носят рога. Впрочем, они сбрасывают их весной. Самцы же сбрасывают рога еще осенью. Поэтому северный олень, который носит рога зимой, должен быть самкой, в свете чего имя Рудольф представляется довольно нетипичным. Очевидно, что маленький помощник Сайты — олень-транссексуал, который родился самкой. Я определенно прав, но здесь главное то, что я получаю свои подарки.
В природе разрешено все, что идет на пользу воспроизводству. Стремление к спариванию особенно глубоко отпечаталось в нашем геноме. С точки зрения эволюции вид является успешным, если его представители производят на свет большое количество детенышей и сохраняют их здоровыми, пока те не смогут иметь своих детенышей.
Сексуальное влечение мотивирует нас, подталкивая к продолжению рода и любви, которая удерживает двух людей вместе, чтобы они могли заботиться о своем потомстве. В принципе, это звучит очень просто. Пока не начнется период полового созревания.
What is love?
(Что такое любовь?)
Baby don’t hurt me. Don’t hurt me. No more. (Детка, не причиняй мне боль, не надо.)
Любовь, вне всяких сомнений, — это тема № 1 всех поп-песен. Наверное, потому, что быть влюбленным чертовски приятно. Хотя существует много других вещей, которые помогают отлично себя чувствовать, но кто захочет слушать песни о походах в туалет? Не говоря уже о сомнительных фанатах, которых это будет привлекать.
Мы являемся результатом непрерывной эволюционной цепи успехов, которая тянется вот уже миллиарды лет.
Любовь должна побуждать нас продолжать эту цепь и как можно лучше готовить молодое поколение к трудностям этого мира. Но почему же это так приятно? Все дело в наркотиках.
Человек — результат древней эволюционной цепи успехов, и любовь побуждает эту цепь продолжать.
Наркотики способны кому угодно доставить сексуальное удовлетворение. Эту идею пытаются донести до нас с самого детства. В 1990-е годы продавали карандаши с надписью ТОО COOL ТО DO DRUGS (слишком крут, чтобы принимать наркотики). Они были довольно быстро сняты с продажи после того, как десятилетний школьник заметил, что по мере затачивания карандаша сообщение менялось:
ТОО COOL ТО DO DRUGS (слишком крут, чтобы принимать наркотики).
COOL ТО DO DRUGS (крут, чтобы принимать наркотики).
DO DRUGS (принимайте наркотики).
DRUGS (наркотики).
Карандаши без проблем могли и дальше использоваться в школах, если бы авторы вовремя объяснили, что под наркотиками подразумевались собственные гормоны тела. В конце концов, они являются основной мотивацией для всего, что мы делаем.
Природа создала нас таким образом, что поведение, имеющее смысл с точки зрения эволюции, наводняет наш мозг гормонами радости. Следовательно, вы пристрастились не к бесподобному мраморному кексу вашей бабушки, а к гормонам, которые наш мозг выплескивает после праздничного ужина.
Любовь действует на наш мозг подобно кокаину.
В nucleus accumbens, или центре удовольствия нашего мыслительного органа, порог, при котором выстреливают нейроны, понижается. Благодаря этому каждый опыт, который мы получаем, воспринимается более позитивно. Музыка начинает звучать мелодичнее, солнечные лучи нежнее согревают кожу, а еда в столовой становится менее тошнотворной. В то же время нейроны, ответственные за восприятие боли, вспыхивают слабее. В следующий раз, когда ваш мизинец на ноге поцелуется с ножкой кровати, быстро взгляните на фотографию любимого человека. Но не делайте этого слишком часто, иначе в один прекрасный момент объект вашей страсти начнет ассоциироваться с болью, что обычно наступает после долгих лет брака. Взаимное влечение можно разделить на три стадии, которые дурманят нас разными гормонами.
Фаза 1: вожделение.
Всего лишь 200 миллисекунд требуется на то, чтобы решить, считаем ли мы кого-то сексуально-привлекательным. Впрочем, разглядеть большинство скрытых достоинств в общем-то не представляется возможным даже с рентгеновским зрением. Но об этом можно позаботиться и потом. Сейчас первоочередной задачей является подготовка тела к грешным делам. В этом деле нам помогают два классика среди половых гормонов: тестостерон и эстроген.
Тестостерон. Несмотря на свою репутацию типичного мужского гормона, тестостерон усиливает половой инстинкт у обоих полов. Он усиливает желание заняться сексом и выделяется в больших количествах, когда переходишь к процессу соблазнения. В результате возникает идеальный цикл: чем больше занимаешься сексом, тем больше секса хочешь получить. Мужчины выделяют особенно много тестостерона, когда чувствуют запах женщин, находящихся в плодородной фазе своего цикла.
Эстроген. Эстрогены являются важнейшими женскими половыми гормонами.
Пребывая в плодородной фазе цикла, женщина производит его особенно много, что усиливает сексуальное влечение. Между тем существует мнение, что эстроген также может усиливать половой инстинкт мужчин.
Фаза 2: влечение.
Вот когда влюбленность становится действительно хардкорной, а розовые очки прочно сидят на носу. Мысли о потенциальном спутнике жизни не покидают голову. Растерянное сердце начинает неистово биться, кожа краснеет, а ладони ждут самого неподходящего момента, чтобы вспотеть.
Дофамин. Одного взгляда на предмет воздыхания уже достаточно, чтобы в area tegmentalis ventralis взорвался заряд дофамина. Эта область мозга располагается точно между нашими ушами и при наличии состояния влюбленности выстреливает любимый всеми нейротрансмиттер[4]. Дофамин порождает эйфорию и действует на мозг, словно кокаин. Таким образом, у влюбленных голубков с повышенным содержанием в крови дофамина наблюдается типичное поведение кокаиновых наркоманов: увеличение количества энергии, подавление чувства голода, улучшение способности к концентрации и снижение потребности во сне.
Норадреналин. Тело переключается на режим «борись или лети». Сердце начинает бешено колотиться, и это заставляет чувствовать волнение, объем памяти увеличивается, а восприятие времени меняется.
Серотонин. Нейротрансмиттер серотонин дарит нам ощущение умиротворенности и внутреннего покоя. Правда, у влюбленных он опускается до уровня, известного только пациентам с обсессивно-компульсивными расстройствами. Иначе говоря, постоянно приходится думать о другом человеке. Были случаи, когда для борьбы с болезненным состоянием влюбленности приходилось использовать препараты, повышающие уровень серотонина.
Фаза 3: привязанность.
Первоначальный коктейль из гормонов постепенно успокаивается и уступает место приятному и более продолжительному действию окситоцина и вазопрессина. Считается, что два гормона ответственны за снижение количества дофамина и норадреналина. Это объясняет, почему со временем страсть проходит, а взаимная привязанность усиливается.
Вазопрессин. «Гормон моногамии» попадает в кровь во время сексуального возбуждения. Его роль впервые была проанализирована у моногамной степной мыши-полевки. Животные остаются верны друг другу в течение всей своей жизни, что не должно быть для них слишком сложным при ожидаемой ее продолжительности всего в два года. Влюбленные степные полевки очень агрессивно реагируют на соперников, которые подходят к их возлюбленным слишком близко. Тем не менее если заблокировать им вазопрессин, то они перестают беспокоиться, что соперник флиртует с их избранницей. В этом случае они лучше отправятся на поиски другой прекрасной дамы.
Окситоцин. «Гормон ласки» выделяется прежде всего при нежных прикосновениях и оргазмах. Это усиливает человеческую связь и доверие к партнеру. Вот теперь САМОЕ подходящее время, чтобы произвести на свет детишек!
Такая крупномасштабная атака мозга химическими веществами заставляет нас пристраститься к совместному времяпрепровождению с возлюбленным или возлюбленной с целью получения последующих доз. Часто можно услышать, как люди жалуются, что после первых двух фаз удовольствие и влечение ослабевают. В основном это случается через два-три года отношений. Но мы, вероятно, и не смогли бы многого добиться в жизни, если бы постоянно пребывали в состоянии влюбленности. С любовью дело обстоит так же, как и с другими веществами, вызывающими зависимость. Приятно иногда пропустить пару кружек пива с друзьями, но, если начнешь ежедневно закладывать за воротник, друзья вскоре не захотят иметь с тобой ничего общего.
Чмоки-чмоки
День святого Валентина, 2013 год, Таиланд. 44-летний охранник Эккача и его 33-летняя подруга Лакшана долго и внимательно смотрят друг другу в глаза. На фоне звучит романтичная мелодия скрипки. Эккача смущенно наклоняет голову вправо. Это приводит к продолжительному, искреннему поцелую. Через десять секунд оба передали друг другу со слюной примерно 80 миллионов бактерий. Но им этого мало. Они продолжают целоваться. Проходит несколько часов. Лакшане нужно отлучиться в туалет. Они вместе заходят в кабинку, чтобы не прерывать поцелуй. 58 часов, 35 минут и 58 секунд спустя они наконец смогут разъединиться. Они вытирают слюну с лиц, радуются денежному призу и записи в Книге рекордов Гиннесса за самый долгий поцелуй в мире. В среднем каждый человек тратит на поцелуи приблизительно 14 полных дней своей жизни. Таким образом, оба этих рекордсмена во время своей акции потратили около 17 % пожизненного времени, отпущенного на поцелуи.
Зачем мы это делаем?
Поцелуи хороши, пока не начнешь задумываться над сутью процесса.
Поцелуи — это одна из тех вещей, которые хороши лишь до тех пор, пока не начнешь над ними задумываться.
После того как задумаешься над природой поцелуя, процесс обмена слюной и бактериями быстро становится отвратительным. У представителей примерно десяти процентов всех человеческих культур целоваться вообще не принято. Например, в некоторых частях Судана верят, что рот является вратами души, и поэтому предпочитают держать его закрытым. В других районах, вероятно, слишком много об этом размышляли и решили оставить эти глупости в покое. Если вы пока еще не принадлежите к группе избранных, принявших решение воздерживаться от поцелуев, проведите, пожалуйста, следующий эксперимент: во всех красках вообразите себе, что напротив вас сидит человек из ваших самых смелых мечтаний. В воздухе повисло напряжение, и вы решаетесь. Медленно закрываете глаза и склоняете голову набок. Стоп, не продолжайте! В какую сторону вы наклонили голову? Вправо? Тогда вы относитесь к двум третям всех людей, которые при поцелуе наклоняют голову вправо. Возможно, вы также относитесь к 80 % людей, кого матери кормили левой грудью.
Вы с малых лет запомнили, что при оральной стимуляции, с головой склоненной вправо, приходит чувство особенной защищенности.
Согласно этой общей интерпретации, ваше поведение в процессе поцелуя — это просто неосознанное следование за маминой грудью во время кормления. Поздравляю, я только что отучил вас целоваться! Сами виноваты, не надо было покупать эту книгу, деньги за нее вам не вернут.
Целуясь, вы рефлекторно наклоняете голову, как при кормлении в младенчестве. Так приходит чувство защищенности.
Но не волнуйтесь, есть еще веские причины, чтобы продолжить целоваться. Просто игнорируйте маячащую перед глазами картину с видом груди вашей матери, ничего с вами не случится. Частые поцелуи не только снижают гормоны стресса, но и уменьшают количество плохого холестерина. Кроме того, это романтично, ведь чем дольше состоишь в отношениях и чем чаще целуешься, тем более похожим становится бактериальный состав во рту у обоих партнеров. Поцелуи объединяют двух людей не только эмоционально, но и бактериально.
Ну а если у вас нет никого на примете, с кем можно было бы целоваться, позвольте мне познакомить вас с тремя проверенными естественно-научным путем советами для флирта, с которыми успех просто гарантирован!
Совет 1: смотреть в упор.
Вы, наверное, уже заметили, что человек, нервно озирающийся вокруг, выглядит не очень-то сексуально. Глубокий взгляд в глаза другого человека гораздо более эротичен. Тем не менее старайтесь не переусердствовать со зрительным контактом, иначе вам придется спешно отвести свой проникновенный взгляд, когда потенциальный партнер потянется за газовым баллончиком, приняв вас за психопата. Чтобы выдержать идеальную продолжительность зрительного контакта, потребуется определенное знание человеческой психологии. Но для тех, кто не очень хорошо разбирается в людях, всегда есть наука. Не так давно исследователи выяснили идеальную продолжительность взгляда [13]. Для этого они пригласили в свой институт около 500 испытуемых. Им показывали видео, в котором актриса смотрела на них несколько раз и с разной длительностью. При этом участники должны были нажимать кнопку, если продолжительность взгляда казалась им неприятно долгой или короткой. Кроме того, исследователи наблюдали за зрачками испытуемых с помощью измерительных приборов.
Это позволило определить наиболее предпочтительную продолжительность зрительного контакта: 3,3 секунды плюс-минус 0,7 секунды. Спокойно потренируйтесь перед зеркалом, задерживать взгляд на своем визави намного дольше или меньше указанного времени не стоит. Если хотите знать наверняка, можете обратить внимание на зрачки собеседника. Чем быстрее расширяются зрачки, тем дольше можно смотреть этому человеку в глаза, не рискуя вызвать неприятные ощущения. Впрочем этот эффект нельзя зарегистрировать без специальных камер, и я рекомендую на первом свидании не ставить на стол камеру, чтобы избежать ассоциаций с кастингом.
Совет 2: источать запахи.
Всем известно, что запах тела может влиять на статус отношений. Если вы в этом сомневаетесь, то попробуйте перед следующим свиданием в течение целой недели не принимать душ. Вы даже не заметите, как вновь вернетесь к знакомствам через Tinder[5]. При поиске партнера запах тела может оказаться как злейшим врагом, так и хорошим другом.
Два швейцарских исследователя дали 121 испытуемому шесть футболок, которые до этого носили мужчины или женщины [38]. Участники должны были отмечать приятные ощущения, получаемые от вдыхания запаха ношеных футболок. При этом они фиксировали, насколько привлекательным или отталкивающим им показался запах. Чтобы сделать все происходящее еще более приятным, отважным испытуемым раздали образцы крови.
Исследователи выявили потрясающий феномен: притягательным кажется запах тела того человека, чья иммунная система сильно отличается от вашей. «Я вовсе не воняю, у меня просто другие иммунные клетки», — теперь это вполне законное оправдание для тех, кому лень мыться. Интересно то, что этот эффект никак не зависел от пола.
Мужчинам запах как женщин, так и других мужчин казался более приятным, если иммунная система владельца футболки сильно отличалась от их собственной.
Тот же принцип распространялся и на женщин. Но как можно унюхать чью-то иммунную систему? Запах нашего тела отчасти зависит от наших молекул МНС[6]. Эти малютки сидят на поверхности иммунных клеток и других клеток организма. Они отвечают за мобилизацию иммунной системы на борьбу против возбудителей болезней, подсовывая частички непрошеных гостей иммунным клеткам, тем самым показывая им, какую опасность следует высматривать. Те молекулы МНС, которые больше не используются, сбрасываются с поверхности клетки и выводятся с жидкостями организма, такие как слюна, моча и пот. Похоже, что запах этих молекул можно почувствовать неосознанно.
При выборе партнера мы предпочитаем людей, чей аромат, который зависит от МНС, сильно отличается от нашего. Это приводит к большему разнообразию МНС у потомства, что положительно влияет на иммунную систему.
Другие исследования показали, что у супругов более разнообразные типы МНС, чем можно было ожидать от чисто случайного выбора партнера [33] Свежий пот не пахнет и может привлечь людей с подходящей иммунной системой.
Так что не переусердствуйте с дезодорантом.
Если же, несмотря на все вышесказанное, потение — это все равно не ваше, можно выбрать более простой вариант. Израильские исследователи тайком снимали людей, когда здоровались с ними, пожимая руки [21]. Оказалось, что людям нравится вдыхать запах собственной руки после соприкосновения с рукой другого человека. Это не свидетельствует об утонченных манерах, даже если происходит бессознательно. Поэтому проверка запаха обычно скрывается желанием почесать лицо или потереть нос. Если участников вместо рукопожатия приветствовали одними словами, рука оставалась довольно далеко от лица. Кажется, мы превращаем формальное рукопожатие в химическое приветствие, чтобы узнать больше о нашем собеседнике.
Совет 3: побольше слюны.
Даже не пытайтесь заставить себя при первом поцелуе сдерживать выделение слюны. Чем больше, тем лучше, потому что слюна сексуальна. Она также рассказывает нам кое-что об иммунной системе партнера. Хелен Фишер (не путать с Хеленой Фишер) в настоящее время является самым популярным американским антропологом. Она предполагает, что слюна может гораздо больше, чем просто быть отвратительной. В слюне мужчин содержится тестостерон, который, как уже упоминалось, может усиливать половой инстинкт мужчин и женщин. Это могло бы объяснить, почему представители сильного пола часто присасываются, словно пылесос, к губам своих возлюбленных. Мужчины часто целуются с открытым ртом и в том, что касается слюны, гораздо более щедры, нежели дамы. Фишер говорит, что это может быть связано с бессознательной попыткой передать тестостерон женщине, чтобы усилить ее желание к половому акту.
Если, несмотря на оптимальный зрительный контакт, интенсивное потоотделение и безудержное слюнотечение, у вас все еще остались проблемы с поиском партнера, то еще не все потеряно. В конце концов, есть еще онлайн-знакомства. Здесь люди узнают о ваших научно обоснованных причудах, когда будет уже слишком поздно.
Онлайн-свидания с научной точки зрения
Исследователи оказываются в центре внимания любой вечеринки. Их головы забиты таким огромным количеством удивительных знаний, что у них никогда не заканчиваются темы для разговора. Пипетирование[7] ночами напролет помогает увеличить не только знания человечества, но и бицепсы аспиранта. Так что у большинства ученых нет проблем с противоположным полом. И все же исследователи время от времени обращаются к службам знакомств, понятное дело, из чисто научного интереса. Некоторые даже пишут исследовательские труды о своих приключениях в сфере знакомств. Эти знания потом широко освещаются в специализированной литературе по психологии, социологии, науке о поведении и нейробиологии. В начале 2015 года исследователи наконец удосужились разгрести авгиевы конюшни. Была написана обзорная работа по всей научной литературе, посвященной онлайн-свиданиям, в которой объяснялось, как максимально эффективно превратить знакомство в Сети в личные встречи [27].
Первые два пункта не вызывают особенно сильного удивления: будьте забавными и установите привлекательную картинку профиля. Потрясающе, как же полезно вкладывать деньги в исследования! Однако некоторые вещи оказались уже менее очевидными. Например, следует выбрать имя пользователя, которое начинается с буквы из первой половины алфавита. Буквы от А до М повышают шансы на встречу. Итак:
Martin1988 → удачное имя пользователя.
Vonyuchka69 → неудачное имя пользователя.
При заполнении своего профиля на сайте знакомств придерживайтесь соотношения 70:30. Семьдесят процентов должна составлять информация о вашей личности, и 30 % — это описание человека, которого вы ищете.
В качестве картинки профиля рекомендуется ставить фотографию, где вы искренне улыбаетесь, слегка наклонив голову. Неплохо будет смотреться и групповая фотография с людьми, веселящимися вокруг вас. Особенно если вы будете находиться в ее центре.
Исследователи также выяснили, что женщины считают потенциальных партнеров более привлекательными, если видят, что им улыбаются другие женщины. Первое сообщение должно быть творческим и персонализированным. Ученые, например, предлагают придумать рифму, в которой будет упоминаться имя пользователя собеседника. Ну, например, вот так:
«Дорогая Аннелора, вы не против разговора?
У меня в лаборатории всех поболее публикаций и задора».
Копье любви
У мужчин самый большой пенис среди приматов. Да, вы правильно поняли, «венец творения» и все такое. Пока все мужчины не бросились с гордостью давать друг другу «пять», следует упомянуть еще пару фактов:
1. Пенисы голубых китов вырастают до 3 метров в длину.
2. Штопороподобный пенис самца аргентинской савки имеет шипы, и он длиннее, чем само животное.
3. Гребляк Corixa punctata издает свое пение, потирая пенисом о живот, что делает его самым громким животным в мире, учитывая размеры его тела. В конце концов, нежное звучание природы — это не что иное, как миллионы животных, отчаянно просящих секса.
4. Аргонавт — это кальмар с восемью щупальцами, чей пенис может отсоединиться от самца, чтобы с помощью крошечного плавника приплыть к самке. Там пенис совершает свои безнравственные деяния, пока оставшийся в одиночестве самец ползет к своей смерти.
5. Двуполые плоские черви, такие как Macrostomum hystrix, сражаются своими пенисами, которые выглядят как двуглавые кинжалы. Они пытаются проткнуть кожу друг друга своими членами и ввести семя в противника. Проигравший берет на себя роль матери, победитель становится гордым отцом. Для этого явления существует даже научный термин — травматическое оплодотворение. Если партнера найти не удается, озорной плоский червь играет сам с собой, втыкая свой пенис себе в голову и порождая на свет клоны.
А ваша любимая часть тела умеет что-то подобное? Нет. Так что наш дружок не очень-то и крут. И мы все можем вновь успокоиться, оставив эго там, где его место, как обычно говорят взрослые люди о пенисе.
В среднем эрегированный человеческий пенис составляет 13,12 см в длину и имеет длину обхвата 11,66 см.
Собрать научные данные о пенисе совсем не просто, особенно если приходится прибегать к опросникам. Многие мужчины считают, что у них все показатели выше среднего. Другие убеждены, что с линейкой что-то не так. Неукротимые исследователи взяли дело в свои руки [37]. Пришло время выложить всю суровую правду на стол.
В среднем эрегированный человеческий пенис составляет 13,12 см в длину и имеет длину обхвата 11,66 см.
В расслабленном состоянии человеческий пенис достигает 9,16 см в длину и 9,31 см в окружности. Его также измерили в расслабленном состоянии, растянув в длину, которая составила в среднем 13,24 см. Результатом исследования стал самый полный обзорный труд из всех, когда-либо написанных по этой теме. Ученые из Лондона собрали данные более 15 000 взрослых мужчин 17 различных национальностей. Авторы оправдывают свое исследование тем, что лучшее понимание размеров пенисов может помочь в производстве презервативов. Кроме того, оно может вернуть надежду обладателям средних размеров, которые по причине хронического потребления порнографии считают, что у них слишком короткие члены. Кстати, у французов самый длинный вялый пенис при среднем значении в 10,74 см. Кому-то это может показаться впечатляющим, но мой пенис уже был в Книге рекордов Гиннесса. Пока меня не выгнали из библиотеки.
К вопросу о размерах
Почему у человека вообще появилось такое великолепное любовное копье? В принципе мы прекрасно могли бы обойтись и меньшим размером. Производители автомобилей-малолитражек добавляют что-то в питьевую воду для увеличения продаж?
В одном исследовании от 2013 года женщинам показывали созданные на компьютере изображения обнаженных мужчин [31]. У цифровых парней были разные типы фигуры и размеры пениса. Дамы имели удовольствие оценить эти мужские тела в соответствии с их привлекательностью, выбирая из множества комбинаций типа тела и длины пениса. Оказалось, что привлекательными считаются высокие, мускулистые мужчины. Тем не менее привлекательность также повышалась по мере увеличения размера пениса, причем по достижении длины 7,6 см в расслабленном состоянии дополнительная привлекательность уже не росла так сильно, как до этого. Сегодня едва ли можно встретить людей, которые ходят без штанов, но наши предки, вероятно, были в этом отношении куда более свободными. Наше предпочтение, отдаваемое длинным копьям, могло способствовать тому, что сегодня мы более серьезно экипированы, чем другие обезьяны.
Так почему же некоторые женщины предпочитают большой размер? Исследование, проведенное в 2012 году, показало, что женщины, которым нравятся большие пенисы, чаще испытывают оргазмы от стимуляции влагалища [17]. Ученые связывают это с тем, что более длинный член может стимулировать весь вагинальный канал, включая шейку матки. Тем не менее для женщин существует и второй способ достижения оргазма — за счет стимуляции клитора, и авторам исследования не удалось выяснить, влияет ли как-то на него размер пениса. Фактически может даже оказаться, что эти два типа оргазма являются совершенно разными явлениями. В них задействованы разные нервные связи и стимулируются различные области мозга.
Существует еще одна, менее очевидная причина, согласно которой большой член — это результат эволюции. Вы когда-нибудь задумывались, почему у дружка такой странный, похожий на шляпку конец? Возможно, это вас шокирует, но дело тут не в эстетике. Ближайшим родственником человека является шимпанзе. Пренебрегая высоконравственным образом жизни, они предпочитают заниматься сексом с разными партнерами, сменяющими друг друга в прямой последовательности. Можно предположить, что наши предки также любили развлечься подобным образом, а надежный интернет-источник сообщает, что некоторые из наших современников и по сей день получают удовольствие от такого стиля жизни. С точки зрения эволюции каждый вовлеченный самец заинтересован в том, чтобы именно из их семени впоследствии начал развиваться зародыш. Согласно «гипотезе вытеснения семени», мать-природа хочет помочь нам достичь этой цели. Таким образом, фаллос получил этот напоминающий шляпку наконечник, чтобы удалять из влагалища семя, оставшееся от предыдущих самцов. Чтобы это проверить, американские ученые исполнили свою юношескую мечту и соорудили модели пениса и влагалища, с помощью которых разыграли акт любви [22]. При этом они замерили, какая форма пениса и стратегия проникновения лучше всего подходят для удаления (искусственной) семенной жидкости из вагинального тракта. Форма кончика человеческого органа оказалась особенно надежной. Вдобавок член большей длины мог бы выполнить работу лучше, чем сравнительно более короткий. Кроме того, исследователи отмечают, что сексуальное поведение мужчин, состоящих в отношениях, меняется, если они подозревают своих партнерш в неверности. Они совершают проникновения, сопровождаемые более сильными толчками, чтобы лучше удалить семя предполагаемых соперников.
Если проснуться во время фазы глубокого сна, будет чувство полнейшего бессилия.
Поклонники креационизма не слишком дружелюбно относятся к подобным исследованиям. Тот самый Бог, который вечно превозносит моногамию и верность, создал пенис таким, чтобы с его помощью было сподручнее удалять семя других мужчин из тела возлюбленной. Не возжелай жены ближнего своего, вот уж правда так правда.
Но у пениса в запасе еще осталась парочка трюков. Мы еще и подумать не успели о том, что пора вылезать из постели, а наш весельчак уже встал. Стало быть, он становится активным даже раньше нашего мозга, что позволяет сделать выводы о приоритете, установленном природой. Эти утренние упражнения пенис выполняет не потому, что он такой усердный, а скорее в силу прагматических причин, связанных с циклами сна. Грубо говоря, можно выделить две фазы сна: REM-сон и не-RЕМ-сон, где REM расшифровывается как Rapid Eye Movement, или «быстрое движение глаз». Во время фаз REM мы видим сны, и наши глаза движутся в соответствии с тем, что мы видим во сне.
В фазах, отличных от REM, мы вряд ли видим сны, зато в это время тело прилежно работает над восстановлением тканей, костей и мышц. He-REM-сон подразделяется на разные фазы, переходящие от легкого сна к глубокому.
Если нас разбудить во время фазы глубокого сна, мы будем чувствовать себя совершенно обессиленными.
Проснувшись во время фазы глубокого сна, приходится заказывать на «Амазоне» новый будильник, потому что старый выброшен в туалет.
REM и не-REM фазы каждую ночь по несколько раз сменяют друг друга. Во время REM-фаз тело уменьшает количество некоторых нейротрансмиттеров, чтобы мы имели возможность видеть сны, пока спим. «Живи в своих грезах», — звучит вдохновляюще, но до тех пор, пока не увидишь сон, в котором становишься щенком, а утром с удивлением обнаруживаешь кучку на ковровом покрытии. Одним из нейромедиаторов, количество которого сокращается во время REM-сна, является нейротрансмиттер норадреналин, который уже упоминался. Норадреналин приводит к сужению кровеносных сосудов в половом члене и тем самым затрудняет эрекцию. Когда уровень норадреналина в REM-фазе понижается, к пенису начинает поступать большее количество крови, и парус поднимается. Дополнительный приток крови повышает содержание кислорода и облегчает процессы восстановления, которые происходят во время сна. Небольшая эрекция своим утренним упражнением помогает поддерживать в форме все органы промежности. Она также сохраняет постель сухой. Полный мочевой пузырь может стимулировать спиральный нерв внутри спинного мозга, вызывая рефлекторную эрекцию, которая предотвращает худшее развитие событий.
У здоровых мужчин случается от трех до пяти эрекций за ночь, которые длятся по 15–40 минут.
В утренние часы продолжительность и частота фаз REM увеличивается. В результате гораздо вероятнее, что эрекция застанет с утра, нежели разбудит посреди ночи. Во всяком случае, мы должны радоваться, что член совершает свою утреннюю тренировку совершенно самостоятельно. Благодаря этому он поддерживает форму, а нам не приходится каждый день менять постельное белье. Так что можно не переживать, что утренний поход в туалет занимает на несколько минут больше.
Экологичное предохранение
Ренессанс подарил миру потрясающие вещи. Это было время великих художников, таких как Леонардо да Винчи. Эпоха, наполненная великой архитектурой, скульптурой и людьми, которые надевали на свои половые члены кишки животных. Для развлечения. Или чтобы повеселиться и не оказаться потом вынужденными устраивать чайные вечеринки на кукольных кухнях.
За всю историю человечества наш непропорционально большой мозг придумал множество способов заниматься сексом и не делать при этом детей. Задолго до появления презервативов Durex вместо них пробовали использовать кишки или мочевые пузыри животных. Так что если вдруг услышите фразу: «Приготовься, я собираюсь убить овцу», значит, вам повстречался приверженец старой школы. Мои поздравления.
Но не только контрацептивы раньше были биологически разлагаемыми, но и тесты на беременность. Людям в голову приходили безумнейшие идеи, как определить наступление беременности. Особенной креативностью в этой области отличались древние греки и египтяне. Я расскажу всего лишь о трех методах прошлого. Все три способа действительно применялись, но только один из них по-настоящему работал. Два других вы можете продемонстрировать в качестве фокусов на историческом конгрессе, если сочтете это забавным. А пока перед вами стоит задача угадать, какой из этих тестов способен предсказать беременность.
1. Тест с луком.
Грек Гиппократ из Коса считается основателем научно ориентированной медицины. Он был самым известным врачом античности. Когда он хотел узнать, беременна ли женщина, то прописывал ей лук — во влагалище. Пока луковица не скрывалась из виду. Там она должна была оставаться всю ночь. Если утром изо рта женщины пахло луком, значит, она не была беременна, потому что лук смог беспрепятственно проникнуть через матку в рот. Но если бы она оказалась беременна, то ребенок стал бы преградой для распространения запаха и дыхание осталось бы свежим.
2. Тест с ячменем и пшеницей.
Древние египтяне заставляли сомневающихся дам несколько дней мочиться на семена ячменя и пшеницы. Если семена всходили, это означало, что женщина беременна.
Сначала прорастала пшеница — следовало ждать дочь. Ячмень взошел первым — можно было с нетерпением ожидать рождения сына. Если ни один из двух видов семян не всходил, то ребенка можно было не ждать.
3. Тест с пивом и финиками.
Еще одна отличная идея древних египтян. Женщина съедает смесь пива и давленых фиников. Если от этого ее начнет тошнить и вырвет, она, вероятно, беременна. В качестве альтернативного способа женщина могла сесть на пол, покрытый смесью фиников и пива. Чем сильнее ее тошнило, тем больший срок имела беременность.
Вы уже выбрали фаворита? Правильный ответ: «Тест с ячменем и пшеницей». Исследование показало, что этот метод может прогнозировать беременность с достоверностью в 70 % [24]. А вот пол ребенка таким образом предсказывать не получалось.
Моча беременных женщин содержит больше эстрогена, чем у небеременных. А эстроген, в свою очередь, способствует росту зародышей растений.
Считается, что дополнительный эстроген в моче беременных женщин стимулирует прорастание семян, что делает метод египтян как минимум более надежным, чем простое гадание. Жители сельской местности могут не беспокоиться, если их дочери ходят ночью на сеновал. Ситуация станет критической, когда она побежит в зернохранилище.
Реальное против цифрового
Большинство людей любят секс. Говорят, вдвоем им заниматься даже приятнее, чем в одиночестве. Если вы относитесь к тем, кто ценит по-настоящему полноценную, захватывающую сексуальную жизнь, то обязательно должны выйти замуж за ученого. Ученый столько времени проводит в лаборатории, что наверняка не появится на пороге в самый неподходящий момент, если вы соберетесь пригласить почтальона на чашечку кофе. Но если вас все же застукают за разглядыванием труб водопроводчика, просто объясните потрясенному исследователю, что хотели увеличить количество образцов с n=1 на n=2. Он все поймет и даже нежно похлопает вас по плечу за любовь к статистической значимости.
Я научу вас одному хитрому трюку, с помощью которого у вас гарантированно получится сбросить исследователя с небес на землю и как можно быстрее привязать к себе общим ребенком. Рано утром придите в лабораторию, где работает ваш ненаглядный. Но не тяните время, иначе исследователь скажет, что его показатели тестостерона были максимально высокими в 8:00 утра и вам лучше прийти завтра. Хоть мы и занимаемся сексом чаще всего где-то около 23:00 по причине упорядоченности нашей повседневной жизни, тем не менее ваши шансы на соблазнение в результате повышенного уровня тестостерона в 8:00 утра особенно высоки. Если вы слышите тиканье биологических часов и уже планируете рождение детей, то держите соблазненного ученого на крючке до полудня. К этому времени в вашем распоряжении будет больше семени, чем ранним утром, и вероятность успешного зачатия возрастет. Поэтому соблазняйте исследователя в 8:00 утра, когда его уровень тестостерона наиболее высок, и для успешного продолжения рода занимайтесь с ним сексом примерно до 17:00. Будучи ученым, он по достоинству оценит ваш продуманный подход.
Если вы романтик, такой метод, вероятно, покажется вам слишком сложным и механическим. Ведь можно заполучить свою любовь более классическим способом. Истинный кавалер зажигает свечи, ставит компакт-диск с музыкой Best of Kuschelrock, нежным движением руки раскрывает ноутбук и дважды игриво кликает на значок Internet Explorer. Чувствуете, что попались? Не отрицайте, статистика вас разоблачила.
Примерно четверть всех поисковых запросов в Интернете относится к порнографии.
Как же сильно вдохновляет то, насколько гармонично биология и техника могут работать вместе!
Принцип работы примитивного Интернета был впервые предложен в 1989 году британским физиком для обмена информацией между лабораториями ускорителя частиц из Франции и Швейцарии. И даже тот, кто никаким образом не связан с физикой, обязан внести хотя бы небольшой вклад в область исследований, забивающую мозги друзей моих знакомых нескончаемым потоком бесстыдной обнаженки. Сегодня в одной только Америке на порнографию ежегодно тратится больше денег, чем на разработку марсохода Curiosity и на полеты к другим планетам. Теперь любой, кто пожелает, за минуту может увидеть больше обнаженных привлекательных людей, чем поколение эпохи до Интернета за всю свою жизнь. Причем практически не осталось фантазий, на запрос о которых поисковик Google ничего не смог бы выплюнуть. Феномен, получивший название «Правило Интернета 34», звучит так: если что-то существует, то на эту тему обязательно найдется порно. Есть ли для нас какая-то польза в постоянной доступности сексуального возбуждения, или же выгоду от этого имеют исключительно акционеры компаний, занимающихся производством салфеток?
Многие мужчины не согласятся, но мозг — это наш самый большой половой орган. Пока соблазнительно одетая дамочка объясняет электрику, для чего вокруг разложена солома, нервные клетки системы вознаграждения в мозгу выделяют дофамин. Нейромедиатор ставит задачу обратить наше внимание на возбуждение, высвобождение которого приведет к получению приятных ощущений. Кажется, наш мозг считает наблюдение за спаривающимися людьми необычайно возбуждающим. Дофамин состыковывает рецепторы других нервных клеток и заставляет их вспыхивать сильнее, чем обычно. Это усиливает нейронные связи, которые мотивируют нас в дальнейшем чаще повторять активное высвобождение дофамина. В результате наш мозг учится воспринимать грязное кино как особо важный стимул. Если друг вашего знакомого постоянно смотрит порно, то в один прекрасный день из-за непрекращающегося дофаминового опьянения клетки его мозга совершенно отупеют.
Клетки сокращают количество дофаминовых рецепторов на своей поверхности. Нейротрансмиттер сможет состыковывать меньше рецепторов, и в результате чувство вознаграждения будет более слабым.
Чтобы достичь прежнего удовлетворения, потребуется более сильная стимуляция. Этот процесс называется десенсибилизацией, которая в крайних случаях заканчивается в замкнутом круге зависимости. Чем больше времени проводишь за просмотром порнографии, тем больше дофамина выделяется. От этого жажда просмотра видеороликов с любовными играми усиливается, но приносит меньшее удовлетворение, потому что количество дофаминовых рецепторов на нервных клетках сократилось. Людям, которые прочно застряли в этом цикле, зачастую бывает сложно испытывать сексуальное возбуждение в реальной жизни. В некоторых случаях доходит даже до порноиндуцированной эректильной дисфункции. Впрочем, психологи до сих пор спорят, действительно ли феномен порноиндуцированной эректильной дисфункции существует, или отсутствие стимуляции имеет другие причины.
В прежние времена этим людям можно было бы помочь, если с серьезным видом сказать им, что из-за мастурбации они ослепнут. Сегодня же они предпочитают самостоятельно организовывать NoFap Communities или общества противников фапания («фап-фап-фап» — в Интернете это сленговое слово обозначает звуки мастурбации), в которых оказывают моральную поддержку для достижения успешного излечения. На одной только интернет-платформе Reddit движение NoFap собрало уже более 170 000 участников. Тем временем появилось даже приложение для смартфонов NoFap, которое обещает наставлять на путь истинный в моменты слабости, как самый настоящий карманный проповедник.
Но настолько далеко заходить, конечно, не стоит. Нет причин в панике выскакивать из комнаты, едва лишь заметив, что на экране начинают целоваться. Все хорошо в меру. И даже если превысить лимиты скачивания, дофаминовые рецепторы все равно нормализуются, как только вы дадите своему мозгу передышку. В принципе до такой дофаминовой спирали зависимости могут довести и слишком частые занятия сексом. Но для этого требуется присутствие двоих человек, и один из них зачастую бывает слишком глуп. Обычно проще найти высокоскоростной Интернет, чем супермотивированного сексуального партнера. На самом деле в этой ситуации важную роль играют некие факторы, на которые воздействовать гораздо труднее, нежели на качество беспроводного соединения, и эти факторы — наши гены.
Счастливое одиночество благодаря партеногенезу
У людей, которые предпочитают одинокую жизнь, на то есть множество причин. У одних любовь к игре «World of Warcraft» сильнее, чем любовь к противоположному полу. Другие же просто чувствуют себя в одиночестве более комфортно, чем в паре. Такой выбор может быть результатом негативного опыта, например принуждения партнером к просмотру фильма «Сумерки».
Небольшие мутации генов также могут оказывать влияние на то, насколько хорошо мы чувствуем себя в отношениях.
Как правило, мутации ассоциируются у нас с очевидными внешними изменениями, за что следует сказать спасибо создателям таких фильмов, как «Люди Икс». Этот фильм рассказывает о людях, которые развили в себе сверхспособности в результате генных мутаций. Быстрое заживление, выдвижные ножи-когти, магнетизм и так далее. Если бы сценарист кое-что смыслил в генетике, то добавил бы в список героев еще одного: человека-одиночку.
Генетические мутации могут влиять на степень вашего комфорта в отношениях.
Исследование с участием китайских студентов показало, что мутация в гене, получившем название 5-НТ1А, влияет на вероятность стать одиночкой (Liu, 2014). Люди, у которых структурный блок С в ДНК на определенном участке гена мутировал в G, на одиннадцать процентов чаще оставались одинокими, в отличие от носителей С-варианта. От чего это зависит? Неужели G-мутация делает суперуродливыми или мегавонючими? Это было бы слишком просто. Ген 5-НТ1А кодирует серотониновый рецептор в мозге, который имеет решающее значение для нашего ощущения счастья. Другое исследование смогло объяснить, почему G-мутация заставляет выбирать одиночный образ жизни. G-носители в отношениях чувствуют себя менее комфортно [30]. Самки обезьяны-мартышки прошли по этому пути еще на шаг дальше. Если дать им вещество, имитирующее G-мутацию, они чаще отвергают самцов как половых партнеров и начинают вести себя по отношению к ним более агрессивно.
Естественно, тот факт, что ваш партнер вас ужасно бесит, еще не означает, что вы являетесь G-носителем. Но интересно уже то, что крошечные структурные блоки в цепи ДНК, состоящей из трех миллиардов букв, могут таким вот решающим образом определять нашу любовную жизнь.
Некоторых кольчатых червей совершенно не впечатлила бы какая-то С-мутация. Они ведут счастливую одинокую жизнь, а когда чувствуют, что готовы иметь детей, то просто отбрасывают несколько сегментов своего тела, из которых впоследствии вырастают новые черви. Около 2000 лет назад в чуть более 2000 километрах к юго-востоку от Вены с одной женщиной якобы случилось нечто похожее. Во истину, девственное рождение. Живот Марии становился все больше, но никто не был тому виной.
Героиня рождественского эпизода «Радость миру» сериала «Доктор Хаус» столкнулась с подобной ситуацией. Она беременна, но настаивает на том, что является девственницей, а ее молодой человек заверяет, что у них никогда не было секса. Доктор Хаус проводит тест на отцовство и, несколько раз перепроверив результаты анализов, заявляет, что через семь месяцев должен произойти редкий случай — самое настоящее девственное рождение. Его предположение: спонтанное выделение кальция стимулировало деление яйцеклетки. В то же время сбой в делении клеток удвоил генетический материал, подняв его до уровня оплодотворенной яйцеклетки.
Но может ли такое случиться на самом деле? Незадолго до Рождества 2013 года были опубликованы результаты исследования, согласно которому 0,5 % американских женщин заявили, что пережили по крайней мере одни девственные роды [25]. Искусственное оплодотворение исключается.
Термин для девственного размножения — партеногенез; феномен наблюдали у нескольких высокоразвитых видов животных.
Работники зоопарка Генри Дорли в штате Небраска были потрясены, когда самка рыбы-молота, которая долгие годы не видела самцов, вероятно, в знак протеста, родила малыша-акулу. Маленькое чудо, которое, к несчастью, несколько часов спустя пронзил скат. Неожиданные случаи девственного размножения происходят снова и снова, например у индюков. С какой это стати индюки могут то, чего не можем мы?
Ответ опять кроется в ДНК. Для большинства генов у нас имеется две версии: одна копия отца и одна — матери. Если версия повреждена, у вас все еще остается резервная копия. Исключение составляют гены с геномным отпечатком, так называемым геномным импринтингом. Существуют также две копии этих генов, но только одна из них является активной, отцовская или материнская. Другая копия не рабочая и не может быть считана.
Менее одного процента наших генов имеют геномный отпечаток. В первую очередь оказываются затронуты участки ДНК, которые играют роль в развитии организма на стадии эмбриона и в период раннего детства. Как женские яйцеклетки, так и мужские сперматозоиды, в принципе, содержат все гены, необходимые для создания человека. Но из-за импринтинга требуется как отцовский, так и материнский геном, чтобы у всех генов, отвечающих за развитие, имелась фактически действующая копия. Для чего нужен импринтинг, пока не совсем понятно. Впрочем, были сделаны попытки это объяснить.
Гипотеза яичника как бомбы замедленного действия: в ней говорится, что импринтинг предназначен для предотвращения спонтанного деления и развития неоплодотворенных яйцеклеток. Нежелательное деление клеток — верный путь к развитию опухолей. Существует и другая объяснительная модель, но с гораздо менее впечатляющим названием.
Гипотеза конфликта родителей: она проистекает из двух наблюдений, которые, должно быть, совершают в течение своей жизни многие женщины и некоторые мужчины.
Во-первых, беременность и роды для женщины проходят сложнее, чем для мужчины.
Прожорливый зародыш уже в матке набрасывается на ресурсы организма будущей матери. Поэтому в интересах женщины устранить из яйцеклеток гены, которые чрезмерно стимулируют рост эмбриона.
Во-вторых, мужчина не получает никакой гарантии, что все дети, рожденные женщиной, действительно являются его собственными. С точки зрения эволюции имеет смысл позаботиться о том, чтобы женщина тратила наибольшее количество ресурсов на рождение его собственного приплода. То есть мужчина хочет, чтобы женщина потратила максимально возможное количество энергии на его потомство, и деактивирует в своем семени гены, ограничивающие рост эмбриона.
Гипотеза конфликта считается более вероятной. Но независимо от того, какая из них верна, человеческий эмбрион может развиваться только в том случае, если генетическая информация получена от отца и матери. Яйцеклетка, спонтанно удваивающая свой генетический материал, вряд ли будет обладать генетической информацией, необходимой для создания человека, так как некоторые гены, отвечающие за развитие, не могут быть прочитаны из-за импринтинга, если только они не перешли от отца. Импринтинг отвечает за то, чтобы у млекопитающих никогда не случалось естественное девственное рождение.
В своем объяснении доктор Хаус двигался в верном направлении. Теоретически спонтанное удвоение генетической информации не является невозможным. Это могло бы понадобиться для того, чтобы каждый ген в яйцеклетке присутствовал в двух экземплярах, что наблюдается в оплодотворенном состоянии. Однако импринтинг ставит крест на всем рассуждении. Даже если все гены в наличии, а все условия для образования беременности соблюдены, эмбрион, состоящий исключительно из материнской ДНК, не сможет развиваться. Без дополнительной генетической информации с отцовским импринтингом механизм не работает. Простите, дамы.
Тот, кто знает доктора Хауса, знает также, что он не допускает таких ошибок. Оказывается, он просто придумал историю с девственным рождением, желая избавить нервную женщину от обязанности в канун Рождества признаваться мужу, откуда в действительности взялся ребенок. Спойлер: не от мужа. Довольно спорный предрождественский поступок, который, вероятно, с треском провалился бы, если бы муж в зале ожидания случайно наткнулся на учебник по биологии. Опрос, утверждающий, что 0,5 % американских женщин считают, что пережили девственные роды, также не дает никакой новой информации. Скорее, он является доказательством тому, что опросы — это ненадежный инструмент для сбора данных, особенно когда речь идет о сексе и чуде.
Хотя женский импринтинг и предотвращает чрезмерное поглощение ресурсов организма во время беременности, у эмбриона более выгодные условия договора, чем у матери. Он спокойно плавает туда-сюда внутри матки и, даже не потрудившись спросить разрешения, через пуповину забирает себе часть съеденной булочки с колбасой. Если она придется ему не по вкусу, он оскорбится и в знак протеста уляжется так неудобно, что в день родов его придется извлекать оперативным путем. Зачем вообще женщины такое с собой вытворяют? Разве завести собаку не было бы более практично? Или семь кошек? На самом деле эмбрионы могут оказаться очень полезными даже задолго до того, как начнут оплачивать счета в пенсионных кассах. Уже во время беременности они преподносят небольшие подарки своим отважным матерям, и мы скоро узнаем какие.
Щедрые эмбрионы
Жизнь — это вам не катание на пони. В наших организмах что-то постоянно ломается и снова восстанавливается. Когда дело касается мелочей, мы часто этого не замечаем. С другой стороны, сердечный приступ обращает на себя очень пристальное внимание. При этом сердце часто надолго выходит из строя и частично утрачивает свои возможности. К сожалению, врачи не могут заменить клетки сердечной мышцы. По крайней мере после получения медицинского образования. Но, возможно, они умели это делать, только гораздо раньше, в самом начале своей жизни.
В 2012 году американские ученые так изменили гены мышей, что их клетки начинали светиться зеленым, когда их помещали под источник синего света [26]. Для этой цели мышам вводили ген под названием GFP (Green Fluorescent Protein), или «зеленый флуоресцентный белок», который был взят у медуз. Исследователи скрестили зеленых флуоресцирующих самцов с нормальными, не флуоресцирующими самками. Это привело к появлению не флуоресцирующих мышей, которые были беременны флуоресцирующими зеленым светом эмбрионами. Благодаря этому можно было отчетливо различать клетки эмбриона и клетки матери. Незадолго до родов ученые вызвали у беременных мышей сердечные приступы. Две недели спустя сердца матерей были тщательно изучены. В них были неожиданно обнаружены скопления зеленых флуоресцирующих клеток, которые, по всей видимости, принадлежали эмбрионам. У животных, не испытавших сердечный приступ, этих клеток было обнаружено намного меньше. Внутри сердец мышей-матерей зеленые клетки разрослись и превратились в различные ткани.
Эмбрионы мышей могут лечить сердца своих матерей своими клетками.
Похоже, эмбрионы мышей умеют чинить разбитые сердца своих матерей.
А человеческие малыши умеют так помогать? Было замечено, что женщины лучше восстанавливаются после сердечных приступов, если они случаются во время или вскоре после беременности. Возможно, что за этим феноменом также стоят эмбрионы. На ранних стадиях развития у нас много стволовых клеток. Это клетки, роль которых в развитии организма еще предстоит изучить. Они могут развиваться, превращаясь в самые разнообразные ткани в разных органах. У взрослых людей их уже не так много, но эмбрионы переполнены ими, словно шоколадное яйцо с сюрпризом ожиданиями. Иногда некоторым из этих умельцев удается сбежать через плаценту и с кровотоком матери проникнуть на неизведанные территории. Решив где-либо обосноваться, они могут оставаться там на протяжении десятилетий и развиваться в различные ткани. Исследования показали, что эмбриональные клетки обнаруживаются у матери в первую очередь в тех местах, где присутствуют повреждения, например в головном мозге, легких, почках, печени или сердце. В 2012 году было проведено исследование мозга умерших женщин [14].
У тех женщин, что родили сыновей, даже после смерти в мозгу можно было обнаружить мужские клетки — эмбриональные клетки, отправившиеся в путешествие.
Так что вполне возможно, что в голове вашей матери до сих пор остаются клетки вашего тела. Вам нравится об этом думать? Придется с этим смириться.
С точки зрения эмбриона, имеет смысл заботиться о хорошем самочувствии своего хозяина. По такому случаю можно даже поделиться несколькими стволовыми клетками.
Эта область исследований еще довольно молода, но одной из ее целей является использование стволовых клеток плаценты в терапевтических целях.
Итак, как вы могли заметить, эмбрионы не так уж и эгоистичны, как можно было ранее предположить. На самом деле это действительно хорошие ребята, которые, как оказалось, даже усердно выполняют ремонтные работы. Но как только они вылупились, то, кроме как созданием неприятностей, больше ничем не занимаются. На первых порах они ночами напролет кричат и мешают спать. Им нужно постоянно менять подгузники и стараться, подобно маневрирующему самолету, половчее засунуть ложечку с едой им в рот, просто чтобы исхудавшего озорника не забрали представители службы социальной опеки несовершеннолетних. Едва этот этап успевает закончиться, как после короткого перерыва наступает половое созревание.
Надеюсь, что во время беременности вы обзавелись достаточным количеством стволовых клеток, потому что теперь будете регулярно испытывать что-то, очень сильно напоминающее сердечный приступ. Однако существует хорошее средство, спасающее от всего этого стресса. Почаще обнимайте чертенка. Если понадобится, пока не посинеет.
Наука ласк
Вам когда-либо доводилось видеть людей, которые стоят на улице, держа в руках таблички с надписью «Free Hugs»? Как вы реагируете, когда сталкиваетесь с кем-то из них?
Вы бросаетесь к таким личностям на шею или быстро вытаскиваете мобильник, чтобы казаться занятым? Несколько лет назад я с таким же плакатиком стоял посреди Музейного квартала в Вене. Несколько часов и бесчисленных объятий спустя я чувствовал себя более живым, чем когда-либо прежде. Многие обнимавшие меня люди говорили мне, что объятия — это именно то, что им было нужно. Объятия дарят нам чувство социальной поддержки. Это служит нам опорой в стрессовых ситуациях.
Люди, испытывающие недостаток социальной поддержки, не только чаще оказываются подвержены депрессии и тревожным расстройствам, они также более восприимчивы к инфекциям.
Тот факт, что постоянный стресс ослабляет нашу иммунную систему, уже давно перестал быть новостью. Замечено, что герпес чаще всего проявляется в периоды особенно сильного переутомления. Образование пузырьков вызвано вирусом, который постоянно живет в наших клетках и пользуется ослабленностью иммунной системы, чтобы разрастись и распространиться. Длительный стресс даже замедляет заживление ран и снижает эффективность прививок.
Если бы я был каким-нибудь мэром, то на каждом втором углу расставил бы бесплатных профессиональных обнимальщиков.
Вспыльчивые жители Вены остро нуждаются в объятиях, да и безработица уменьшилась бы, обнимайся они чаще. Возможно, это даже пойдет на пользу системе здравоохранения. В 2015 году американские ученые опросили сотни людей [16]. Они хотели знать, много ли конфликтов на момент опроса имеет место в жизни участников и как часто им хочется с кем-нибудь обняться. Дальше будет неприятно. Испытуемым закапали в нос жидкость, содержащую вирус-возбудитель простудных заболеваний. После этого храбрым участникам несколько дней нужно было провести в карантине. У них ежедневно замеряли количество слизистых выделений из носа и содержание в них вирусных частиц. Оказалось, что у людей, которых обнимали особенно часто, наблюдались более слабые симптомы простуды, чем у тех, кто ленился обниматься. Предполагаемая причина заключалась в том, что стресс ослабляет иммунную защиту, а крепкие объятия уменьшают стресс. Так что смело выбрасывайте свои мультивитаминные препараты в унитаз, а если хотите пережить зиму без вирусных заболеваний, лучше найдите себе парочку дружелюбно настроенных рук, в которые можно будет завернуться. Если вдруг поблизости никого не окажется, обнимите кошку или в крайнем случае золотую рыбку — главное, не упустить возможность.
А вы вообще знаете, как правильно обниматься? В принципе, хорошо бы при этом нежно поглаживать друг друга. Шведским исследователям такая информация показалась слишком неопределенной, поэтому в 2014 году они воплотили мечту многих загруженных работой ученых — они соорудили прибор для поглаживания [11]. Устройство может гладить руку испытуемого с разными нажимами, температурами и скоростями. Параллельно измеряли активность нервов, проходящих от подвергаемого нежной ласке участка кожи до мозга. Были определены оптимальные условия для поглаживания. По мнению ученых, наиболее приятно ощущается легкое надавливание, причем контакт кожи с кожей дает идеальную температуру. Поэтому в идеале желательно обнимать и гладить друг друга, когда вы полностью раздеты. Но в таком виде лучше не стоять с плакатом в Музейном квартале.
Согласно исследованию, идеальная скорость поглаживания составляет пять сантиметров в секунду.
При поглаживании со скоростью 5 см/с нервы максимально стимулируются. Стало быть, если собираетесь заключить кого-то в преисполненные любви объятия, не постесняйтесь предварительно запастись линейкой и секундомером.
Поздравляю, теперь вы знаете, как правильно приласкать друг друга с научной точки зрения! Об этом можно спокойно рассказать при знакомстве в клубе, такие сведения помогут моментально растопить лед.
Собственно говоря, для чего неженатый генетик пишет главу о любви, половых органах и приборах для поглаживания? Является ли это тщетной попыткой ослабить магию чувств, разложив ее на молекулы, и записать нежность в формулах? Напротив, мне кажется романтичным то, как много природа делает для того, чтобы мы просто могли заняться любовью с нужным человеком в нужное время.
Инстинкт размножения, который долгое время изображали как нечто греховное, на самом деле является выражением того, что делает жизнь возможной и благодаря эволюции даже постоянно улучшает.
В силу нашей изобретательности мы, люди, смогли выработать самое сложное среди всех животных сексуальное поведение. Или вы можете представить себе павиана, который будет заводить отношения на расстоянии, демонстрируя свой красный зад в Skype? Несмотря на всю болтовню о науке и эволюции, нельзя забывать, в чем смысл любви с человеческой точки зрения. Она должна делать двух или более людей счастливыми. И не имеет значения, кто состоит в паре: мужчина и женщина, мужчина и мужчина или женщина и женщина. Гомосексуализм является практически повсеместным явлением в животном мире и наблюдается примерно у 1500 видов. Если вдруг кто-то захочет вам что-то рассказать о «неестественности», пожалуйста, дайте этому человеку учебник биологии. Гомосексуальное поведение встречается как у человекообразных обезьян, так и у плодовой мушки, причем с помощью этой мушки даже пытались понять, откуда берется наша сексуальная ориентация. Собственно говоря, чтобы получить ответы на действительно важные вопросы, огромное количество исследований проводят на мелких, казалось бы, совершенно незначительных животных. Поэтому стоит обратить свой взор к этим маленьким героям биологии, благодаря которым мы так много знаем о жизни.
Глава 3
Крохотные герои молекулярной биологии
Перед зданием Института цитологии и генетики в Новосибирске стоит бронзовая статуя — памятник героям. Это не скульптура завоевателя, политика или борца за свободу, а фигурка старой, сморщенной лабораторной мыши. Она сидит, подогнув свои маленькие задние лапки, укутавшись в шаль и нацепив на кончик носа очки. В руках у мышки две вязальные спицы, которыми она вяжет двойную спираль ДНК. Российские ученые этим памятником хотели выразить свою благодарность всем живым существам, которым мы обязаны нашим нынешним знанием биологии, — подопытным животным.
Все знания, способствовавшие получению Нобелевской премии в области медицины за последние три десятилетия, в той или иной степени зависели от животных.
Без помощи животных современная медицина была бы далека от ее нынешнего состояния.
Летом 2010 года я вернулся домой после музыкального фестиваля в немецком городке Вакен с бактериальным заражением крови и провел несколько дней в больнице. Наверное, несколько ночей под капельницей после Вакена — это все равно самый гладкий переход обратно к нормальной жизни. Вводимые внутривенно антибиотики, которые тогда помогли предотвратить худшее, не смогли бы разработать без подопытных организмов. Я так благодарен им за это, что готов собственноручно воздвигнуть памятник. Вместо этого я посвящаю следующую главу этим героям молекулярной биологии.
Плодовые мушки с ампутированным мозгом
В 1947 году несколько плодовых мушек так долго действовали на нервы американским ученым, что насекомых запихнули в ракету и отправили в космос. Согласно официальной версии, проверять влияние космических лучей на живые существа. На самом деле это, скорее всего, было точное воплощение пословицы «с глаз долой, из сердца вон». Таким образом, плодовые мушки стали первыми животными, оказавшимися в космосе. Помимо опыта в качестве астронавтов они знакомы нам по мискам с фруктами. Стоит только летом взять в руку банан, как тотчас же откуда ни возьмись объявляется целая армия этих существ. Они не пользуются особой популярностью, но это действительно потрясающие животные.
Плодовая мушка Drosophila bifurca установила мировой рекорд: она обладает самыми длинными сперматозоидами среди всех животных.
Сперматозоиды мушки Drosophila bifurca в развернутом виде имеют длину почти шесть сантиметров, что примерно в десять раз превышает длину тела мушки. Человек со своими нелепыми семенными клетками в 60 микрометров не идет ни в какое сравнение, ведь его сперматозоиды все-таки примерно в тысячу раз короче, чем у мелкой плодовой мушки. Мы можем радоваться, что длина здесь не представляет особой важности. Если бы соотношение величины человеческого тела и длины семенной клетки было как у D. bifurca, то наши сперматозоиды оказались бы длиннее, чем грузовой автомобиль.
Самые длинные сперматозоиды среди всех животных — у плодовой мушки дрозофилы.
Но исследование в основном касается плодовой мушки Drosophila melanogaster. На сегодняшний день ее относят к одному из наиболее изученных организмов в мире. Генетическая информация мушки совпадает с человеческой на целых 60 %. Это поразительное сходство, но, к сожалению, его недостаточно, чтобы мы могли просто зажужжать и улететь в отпуск. Для лучшего понимания общей картины следует упомянуть, что наша ДНК также на 50 % идентична ДНК банана. Причем такое чувство, что некоторые люди эволюционно чуть ближе к растениям, чем другие. Между прочим, наличие 50 %-ного совпадения ДНК еще не означает, что из двух бананов можно сделать одного человека. Это распространенное заблуждение.
Мушки настолько похожи на нас, что у них даже присутствуют две трети всех генов, которые в случае выхода из строя вызывают развитие заболеваний у людей.
Многие сигналы, позволяющие проследить у людей путь от дефектного гена до заболевания, имеются и у плодовой мушки.
Это делает наших жужжащих спутников отличными подопытными организмами для молекулярных биологов. В 1933 году генетик Томас Хант Морган благодаря мушкам даже получил Нобелевскую премию в области медицины. Он первым сумел доказать, что отдельные гены в клетке последовательно распределены по хромосомам. Фундаментальное знание, без которого сегодня сложно представить медицинское исследование. Так что мушки заложили основы современной генетики.
В процессе подготовки диссертации на степень магистра я тоже имел удовольствие целый год работать с плодовыми мушками. Насекомые обитают в небольших бутылочках, наполовину заполненных богатой питательными веществами почвой. В них личинки живут припеваючи и чувствуют себя превосходно. Примерно через девять дней после вылупления они окукливаются и превращаются в замечательных плодовых мушек. Непрерывно наблюдать за животными, кажущимися настолько отличными от нас, людей, в течение длительного периода времени очень увлекательно. Начинаешь замечать многочисленные сходства. Впрочем, спустя какое-то время я сделал то же, что и большинство молекулярных биологов: я вытащил их мозги. Вам когда-нибудь приходилось делать это? Извлекать мозг плодовой мушки? Это чертовски мелкая вещица. Некоторые физики, занимающиеся исследованием элементарных частиц, обзавидуются. Но было бы несправедливо по отношению к мушкам вытворять такое, не имея на то уважительной причины. Хотя созданные для них условия были по возможности приближены к человеческим и мух перед операцией усыпляли. В данной ситуации меня интересовала не столько сама плодовая мушка, сколько совершенно другой заложник человечества: рак.
У плодовых мушек есть ген, носящий название Brain Tumor, или «опухоль головного мозга». Угадайте, что произойдет, если этот ген будет поврежден? Ученые — прагматики до мозга костей, поэтому они часто называют гены по обозначению того, что случится, если ген выйдет из строя. Следовательно, у мушек есть гены и с такими легко запоминающимися названиями, как «инвалид» или «косолапость». К сожалению, политкорректность в выборе слов среди мушек пока что не получила распространение. Если ген опухоли головного мозга дефектный, у мушки, соответственно, развивается опухоль головного мозга. Для мушек это не очень хорошо, но ученому может показаться довольно занимательным. Ген опухоли головного мозга присутствует и у людей, но под менее броским названием TRIM3. В настоящее время известно, что у пациентов с опухолью головного мозга часто встречается мутация в этом гене. Причина развития этого вида онкологического заболевания у мушек и у людей общая. Значит, можно попробовать вылечить опухоль головного мозга у мушки в надежде найти способ лечения для людей. Именно такую цель я преследовал во время нашей с коллегами работы в рамках написания магистерской диссертации на поприще генетики. Другими словами, мы разрушали еще больше генов мушки и смотрели, что будет. Звучит не очень продуманно, но, пожалуй, именно поэтому такой подход пользуется успехом среди исследователей.
У мушек, с которыми я работал, уже был поврежден ген опухоли головного мозга и на стадии личинки развилась опухоль. Мы брали этих мух и у каждой из них дополнительно нарушали другой ген, но у каждой свой. Если в распоряжении есть достаточное количество мух, то в конечном итоге в дополнение к гену опухоли будет поврежден каждый ген из всех, что имеются у мушки. При этом наблюдение ведется также за мушками, у которых опухоль не развивается, но присутствует мутация со склонностью к ее образованию. Второй, добавленный генетический дефект в этом случае компенсировал бы мутацию. Для этого нужно было отыскать ген, действующий на опухоли, но не на здоровые клетки мушки. Такой ген или белок, являющийся производным результатом этого гена, стал бы потенциальным объектом воздействия для будущих лекарств от рака.
Отключение такого большого количества генов кажется ужасно утомительным. В конце концов, у мушки их насчитывается более 15 000. К счастью, существуют библиотеки, которые всегда помогут в работе: мушиные библиотеки. Речь идет не о библиотеках с книгами о плодовых мушках и читальных залах, где насекомые увлеченно листают страницы, устроившись среди пыльных полок. Фактически это коллекция плодовых мушек, имеющих генетические различия. Мушиная библиотека, которой мы пользовались, состоит из мушек с мутациями в разных генах. Если их всех собрать вместе, то практически для каждого существующего гена найдется мушка, у которой соответствующий ген поврежден. Если мушки с поврежденным геном опухоли головного мозга спарятся с насекомыми, имеющими другую мутацию, у некоторых из их потомков оба гена будут повреждены. То есть нужно скрещивать мушек до тех пор, пока каждый ген, имеющийся у плодовой мушки, не будет однажды поврежден наряду с геном опухоли головного мозга. При этом необходимо выбирать здоровых особей, у которых, несмотря на дефект в виде опухоли головного мозга, рак не развивается. Таким образом, дополнительно мутировавший ген предотвращает рост опухоли. Эврика, нам даже удалось обнаружить парочку таких генов!
Получится ли однажды применить это знание для лечения людей? Никто не знает. Но по крайней мере путешествие в мир плодовых мушек определенно меня изменило. Каждый раз, когда во время пробежки по Донауинзель мне в нос залетает мошка, во мне просыпается надежда на прорывные результаты.
Ароматный алкоголь благодаря совместной эволюции
Мушки важны не только для медицины: в работе продуктовых ларьков они играют решающую роль. Во-первых, потому что мух нужно отгонять, тем самым мешая им поедать печеночный паштет, а во-вторых, потому что пиво, которым запивают бутерброды, без мушек было бы совсем невкусным. Когда в следующий раз соберетесь выпить кружечку золотистого Hopfen-Smoothie, подумайте о том, что его сладкий аромат так бесподобен только благодаря тысячелетней совместной эволюции дрожжей и плодовой мушки.
Исследования подтверждают, что насекомые имеют косвенное отношение к созданию фруктового аромата у некоторых сортов пива.
Хоть этот аромат и производят дрожжи, это делается не для удовольствия, а в надежде привлечь плодовых мушек [42]. С пивом у них ничего не вышло, потому что оно привлекает в основном мужчин среднего возраста. У колонии дрожжей, живущих в условиях дикой природы, гораздо больше шансов добиться успеха. Когда муха садится на нее, к волоскам на ее лапках прикрепляются дрожжевые клетки, которые, таким образом, благодаря насекомым эффективно распространяются. Чтобы привлечь мух, дрожжи выработали фруктовый аромат, который мы так ценим у некоторых сортов пива.
Впервые эта взаимосвязь была замечена случайно. Бельгийский генетик работал с двумя разными штаммами дрожжей. Один был нормальным, у второго была генная мутация, которая снижала его аромат. После долгого рабочего дня (каким бывает каждый рабочий день исследователя) ученый ушел из лаборатории, поленившись убрать дрожжевые культуры. В то же время его коллега из соседней лаборатории оказался настолько неаккуратен, что несколько мух умудрились улизнуть. На следующее утро исследователи дрожжей обнаружили, что плодовые мушки забрались в ароматную, а не в мутировавшую дрожжевую культуру. Еще одно подтверждение того, что быть ленивым и неряшливым — это не всегда плохо.
Чтение мыслей в аквариуме
Якоб и Мария, две влюбленные личинки рыбки данио-рерио, плывут по течению. Оба полностью прозрачные и всего лишь несколько миллиметров в длину. Якоб собирает букет водорослей для своей возлюбленной. С сияющими глазами Мария восклицает: «О боже, Якоб, это же мои любимые водоросли! Ты умеешь читать мысли?» В своем гормональном безумии Мария забыла, что оба они — личинки рыбки данио-рерио, излюбленные подопытные животные, у которых можно наблюдать работу мозга. Данио-рерио знакомы всем по стандартному набору начинающего любителя аквариумов. Животные выглядят довольно неприметно и, кажется, ведут себя скучно большую часть времени. И только опытный биолог сразу разглядит потенциал этих рыбок — они как Чак Норрис пресных вод. Если отщипнуть у них хвостовой плавник, новый сформируется всего за две недели. Кости, кожа, кровеносные сосуды и нервы — все вырастет там, где и должно быть. Потрясающая способность к регенерации! Быть может, именно по этой причине пластические операции не особо популярны среди рыбок данио-рерио — много денег, боли, а через две недели нос опять такой же кривой, как и прежде. Можно удалить 20 % сердечной камеры рыбки, не сильно ее потревожив. Спустя короткий промежуток времени ткань снова вырастет, практически не образовав рубцов. Для регенерации рыбка активирует клетки сердечной мышцы, которые начнут делиться и заменят отсутствующую часть сердца. Людям было бы особенно полезно овладеть этим трюком, поскольку сердечно-сосудистые заболевания являются у нас причиной смерти номер один. В процессе развития наше сердце также обладает высокой регенеративной способностью, которая в значительной степени утрачивается в течение жизни. Возможно, мы научимся у данио-рерио сохранять эту способность.
Если люди научатся лечить парализованных людей, в этом будет заслуга и рыбок данио-рерио.
Нервная система рыбок данио-рерио также обладает большей способностью к регенерации, чем наша. Но все же, если ее перерезать, это будет уже чересчур. В их спинном мозге находится большое количество нейронов, которые действительно вырастают заново. Но кое-что восстановить не удается, например нервную проводимость, которая отвечает за рефлекс бегства. К сожалению, что у рыбок данио-рерио исключение, то у людей является правилом. Через спинной мозг наш головной мозг сообщает мышцам, что они должны делать. Пережив травму спинного мозга, например, по причине тяжелого несчастного случая или неудачной операции, можно на всю жизнь остаться в инвалидном кресле. Мы пока не умеем сращивать разорванный спинной мозг пациентов. Но может статься, что мы научимся этому у рыбок данио-рерио. И вновь прозрачные личинки окажутся нам полезными. Ведь у них можно наблюдать, как работают живые нервные клетки.
Благодаря этому различные вещества можно проверить на способность стимулировать рост нервов. У рыбок, таким образом, уже нашли способы регенерировать непослушные нервы. При этом разрывы нервных волокон постепенно зарастают, и даже упрямый рефлекс бегства снова работает безупречно.
Если мы сумеем заставить парализованных людей вновь начать ходить, в научных статьях обязательно упомянут тот вклад, который внесли рыбки данио-рерио.
Последний известный случай, когда исцеление парализованного человека якобы имело место быть, был описан в Евангелии от Луки 5:17–26. Но это было давным-давно, да и опытную величину n=1 вряд ли стоит упоминать. Кроме того, рыбки данио-рерио не сыграли тогда никакой роли.
У рыбок данио-рерио хорошее сердце и сильные нервы. Но это еще не объясняет, откуда Якоб узнал, какие водоросли обожает Мария. Представьте себе, что другие люди могли бы видеть, о чем вы думаете. Например, ваша подруга в тот момент, когда спрашивает вас, не набрала ли она лишний вес. Или ваш трехлетний двоюродный брат, желающий узнать, понравился ли вам рисунок, на котором он запечатлел вашу персону. Положа руку на сердце, признайтесь, насколько серьезно вы вляпаетесь? К счастью, наша голова не прозрачная. И даже если бы это было так, мы бы не смогли увидеть, что прямо сейчас творят клетки мозга. Личинке данио-рерио подобная роскошь недоступна. С такой прозрачной головой ее мозг могут увидеть все, а в 2013 году японским ученым даже удалось визуализировать ее мысли [43]. Так что не сообщайте личинке данио-рерио пин-код от вашей банковской карты! Со своими 100 000 клеток мозга она в любом случае его не запомнит.
Когда нейроны выстреливают, в их мембранах открываются кальциевые каналы, заставляя кальций проникать в клетки. Японские исследователи изменили гены рыбки таким образом, что в особой области мозга — оптическом тектуме — подавался световой сигнал, как только кальций поступал в клетки мозга.
Оптический тектум отвечает за обработку визуальных сигналов. Генетическая модификация позволяет клеткам головного мозга зажигаться, как только они выстреливают. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) можно измерять активность мозга в течение продолжительного времени, но при гораздо более низком разрешении, и фМРТ практически не измеряет электрическую активность мозга, а только кровоток. С новым методом ученые стали совсем бессердечными: они размахивали едой перед носом у рыбки. При этом можно было наблюдать, как мозговая активность перемещается в ее голове. Когда еда двигалась слева направо, мозговая деятельность смещалась справа налево. Это уже считается чтением мыслей? Во всяком случае, на тот момент это было самое точное представление в реальном времени того, что происходит внутри мозга. И, скорее всего, никто все равно не захочет слушать мысли рыбы, у которой перед носом держат еду, но не дают съесть. Но, собственно, к чему такая зацикленность на мыслях рыб? Им известны секретные коды ЦРУ? Что, если после многолетних ресурсоемких исследований мы вдруг обнаружим, что они не могут сказать ничего интересного, кроме «бульк»?
В 2013 году Барак Обама запустил исследовательскую инициативу B.R.A.I.N. (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies), или «исследование мозга через продвижение инновационных нейротехнологий». Целью проекта является ни больше ни меньше, как составление карты всего человеческого мозга — описание всех наших нервных клеток. Чем же они там занимаются весь день? Мы знаем об этом на удивление мало, потому что наш мозг очень, очень, очень сложный. Это наисложнейшая структура из всех, что мы когда-либо обнаруживали в этой вселенной. Последовательное картирование планировалось проводить, выбирая организмы со все более сложным строением мозга, начиная с нематоды С. elegans (302 нейрона), переходя к плодовым мушкам (250 тысяч нейронов) и личинкам данио-рерио (100 тысяч нейронов), мышам (75 миллионов нейронов), обезьянам (6 миллиардов нейронов у макак) и заканчивая человеком (86 миллиардов нейронов). Более глубокое понимание нашего мозга не только поможет ближе познакомиться с нашими самыми загадочными органами, но и будет способствовать открытию новых методов лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, аутизм, шизофрения, депрессия и других. Разумеется, в связи с этим могут возникнуть футуристически-этические дилеммы, от которых даже опытные любители научной фантастики в слезах бросятся искать мамочку.
Робот с мозгом цифрового червя
Представьте себе, что вы невролог и живете в 2030 году. По утрам, когда вы просыпаетесь, робот-дворецкий чистит вам зубы, пока 3D-принтер распечатывает для вас одноразовую одежду на предстоящий день. Вы радостно усаживаетесь в свой беспилотный электромобиль, чтобы отправиться в свою компьютеризированную лабораторию. Сегодня большой день, вы впервые запускаете симуляцию человеческого мозга на суперкомпьютере. Вы включаете машину, загружаете программное обеспечение и нажимаете «Старт». Аплодисменты среди ваших коллег. Эта штука работает! Каждый симулированный нейрон ведет себя именно так, как можно было бы ожидать от настоящего. Шампанское открыто, грандиозные планы построены, оживленно ведутся дискуссии об исцелении всех возможных заболеваний мозга. Поздним вечером большинство ваших коллег уже дома или валяются в углу, напившись сильнее, чем обычно. Вы тоже чувствуете усталость, так что решаете выключить симуляцию и ехать домой. Но, когда вы собираетесь закрыть программу, на экране появляется текстовое сообщение: «Прошу, не выключайте, я слишком молод, чтобы умереть!»
Допустим, что на компьютере удастся смоделировать мозг человека с точностью 1:1, можно ли будет с ним общаться? А вдруг у него даже разовьется самое настоящее сознание? На эти вопросы так сложно ответить, что даже смиренные философы показывают средний палец, когда с ними заговаривают на эту тему.
В качестве посредника в споре должен выступать микроскопический червь-нематода С. elegans. Эти особи всего лишь в один миллиметр длиной бывают мужского пола, а также двуполыми. Их можно встретить практически повсюду. Копаясь в земле в саду, можете быть уверены, что действуете на нервы нескольким С. elegans. Этот червь придает особое значение точному количеству клеток в своем теле. Каждый индивид имеет ровно по 302 нейрона. Количество оставшихся клеток тела также является постоянным — 959 клеточных ядер у гермафродитов и 1031 у самцов. Идеальные предпосылки, чтобы стать первым живым существом, полностью воссозданным на компьютере! Open-Worm-Project, или проект «Открытый червь» — это проект с открытым исходным кодом, предназначенный для симуляции полностью функционального червя С. elegans на компьютере. Животное воссоздают в цифровом виде, клетка за клеткой, надеясь, что виртуальный червь будет вести себя в цифровой среде как настоящий. Самая большая проблема здесь — это мозг животного. Хотя связь между отдельными клетками мозга уже хорошо изучена, но будет ли симулируемый червь вести себя в точности как его реальный прототип? Чтобы это проверить, цифровой мозг червя скормили футуристической высокотехнологичной машине: роботу Lego.
Возможно, когда-нибудь мы сможем поместить цифровой мозг человека в робота, как сделали это с мозгом С. elegans.
Он небольшого размера, белый с серым, имеет три колеса, два из которых управляемые. Такие, скорее всего, можно запросто найти на блошином рынке по евро за штуку. Робот оснащен датчиками, передающими ощущения на компьютер, где симулируется цифровой мозг червя. Если на пути у робота оказывается препятствие, то он с помощью эхолота обнаруживает его и передает информацию в центр обработки данных. Нервные связи, с помощью которых С. elegans обычно управляет своими мышцами, в цифровом варианте соединялись с двумя колесами робота. После запуска этот маленький сорванец и вправду стал вести себя как червь. Он двигается вперед, когда активируются его датчики питания. Когда робот сталкивается с препятствием, он останавливается, разворачивается и удирает. Удивительно, что робота никогда не программировали на то, что он должен делать. Никто не учил цифрового червя двигаться по направлению к корму. Вместо этого его симулированный мозг самостоятельно выработал такое поведение.
Если можно симулировать простой мозг червя, который ведет себя, по крайней мере частично, как настоящий, так почему бы не создать нечто большее?
Сможем ли мы когда-нибудь поместить цифровой мозг человека в огромного робота Lego и прогуляться с ним по улицам?
Будет ли убийством разобрать робота с человеческим мозгом внутри, если из его кирпичиков захочется построить замок Lego? Дать правильный ответ на этот вопрос не так-то просто. Но, возможно, наш друг из Lego через пару лет сможет сам высказать свое мнение по этому поводу.
Глава 4
Когда тело куролесит
По-настоящему хорошо люди умеют только думать. О нас можно сказать, что мы — организмы, которые превращают пищу в идеи. Орел замечает свою добычу с расстояния трех километров, в то время как мы зачастую даже не можем прочитать меню без очков. Зрение птицы в четыре-восемь раз лучше, чем у нас. Но, несмотря на это, мы быстрее найдем иголку в стоге сена, потому что научились пользоваться магнитами благодаря нашему абсурдно большому мозгу. Пока наш мозг и тело работают слаженно, мы являемся самыми легко приспосабливающимися животными в мире. Мы обживаем песчаные пустыни и территории вечной мерзлоты, леса и, надеюсь, в скором времени даже космическое пространство. По всей вероятности, мы обладаем умственным потенциалом, достаточным, чтобы решить все глобальные проблемы в мире. Но, ударившись обо что-нибудь мизинцем стопы, мы сидим, всхлипывая, в углу и ни на что больше не способны. А с великими идеями тут же оказывается покончено.
Травмы и болезни могут стать препятствием для раскрытия нашего потенциала. Но они могут также быть захватывающими и поучительными. Как мерзкая болячка, которую никому не пожелаешь, но все же хочешь получше разглядеть.
Часто бывает так, что принцип работы какой-либо вещи начинаешь понимать только тогда, когда эта вещь сломана. В детстве я с энтузиазмом вскрывал все, что попадалось мне под руку, чтобы узнать, что внутри. Свой секундомер, мертвую птицу в саду и дневник сестры. Даже сегодня, будучи молекулярным биологом, я изучаю функционирование гена таким образом, что вывожу его из строя и наблюдаю, что происходит потом. Большую часть наших знаний о теле нам удалось получить благодаря людям, у которых что-то сломалось. Когда в мозгу что-то выходит из строя, то последствия этого события даже могут заставить нас переосмыслить все наше представление о себе. Другие дефекты, напротив, просто необычны и интересны. В этой главе рассмотрим некоторые удивительные отклонения от нормального состояния, наблюдавшиеся у человека. Если читать станет слишком трудно, просто переверните несколько страниц и перечитайте раздел о ласке и объятиях. Но после обязательно возвращайтесь, ведь о болезнях можно узнать столько всего увлекательного.
Доктор Шмидт изучает укусы
Иногда ночью я вскакиваю с постели и начинаю сердито колотить по стенам. И мне плевать, что соседи проснутся и вызовут полицию. Я пытаюсь контролировать это поведение, но просто не могу уснуть, пока каждый проклятый комар не превратится в красновато-коричневое пятно на стене. Эти кровопийцы могут свести с ума, хотя обычно укус зудит не так уж и сильно. Джастин Орвел Шмидт мог бы только от души над этим посмеяться. У 69-летнего энтомолога из Аризоны рыжие волосы, голубые глаза, и в целом он выглядит как вполне симпатичный человек.
Однако насекомых это не особо впечатляет. Ученого за всю его жизнь жалили насекомые более 150 различных видов, живущих в мире, и по сравнению с большинством из них комары — просто хлюпики. Ни один из этих укусов доктор Шмидт не получил умышленно, боль просто явилась результатом его профессионального риска. Но, вместо того чтобы жаловаться, энтомолог воспользовался возможностью, чтобы систематически классифицировать укусы в соответствии с их болезненностью. В результате появился индекс силы ужалений Шмидта — шкала для классификации болезненных ощущений, получаемых от укусов насекомых (Schmidt, 2016). Они распределяются по пунктам от 1 до 4, где 1 означает, что укусы причиняют дискомфорт лишь наполовину, а 4 — это укусы, вызывающие невообразимо адские мучения.
Его описания укусов настолько образные, что могут конкурировать с великой поэзией прошлого.
Укус огненного муравья с интенсивностью 1,2 как резкий и тревожащий, словно бежишь по заряженному статическим электричеством ковру, который электризует все тело.
Его описание укуса настоящей осы напоминает о вкусе хорошего мексиканского чили — богатый, крепкий и горячий. Он сравнивает ее укус с дымом сигары на языке и присваивает ему уровень интенсивности 2. К наиболее суровым экспонатам его коллекции можно отнести осу, называемую тарантуловый ястреб. Ее образ жизни настолько суровый, что покрытые татуировками с ног до головы члены банды байкеров рядом с ней покажутся жалкими маменькиными сынками. Чтобы осуществить процесс размножения, насекомое оглушает тарантула своим жалом. Затем утаскивает свою восьминогую жертву к себе в нору, откладывает одно-единственное яйцо в ее брюшко и запечатывает входное отверстие. Как только личинка вылупляется, так сразу же начинает грызть паука. При этом новорожденная оса не трогает жизненно важные органы, так что паук не может двигаться, но остается жив. Что чувствуют жертвы осы, Шмидт испытал на собственном опыте.
Шмидт сравнил укус тарантуловой осы с тем ощущением, когда сидишь в теплой пенной ванне, и тут вдруг в воду падает фен.
Таким образом, оса получила уровень интенсивности боли от укуса 4. Другой исследователь описывает боль как лишающую всех возможностей делать что-либо, кроме как кричать.
Индекс силы воздействия от укусов Шмидта впервые позволил сравнить интенсивность укусов насекомых. Можно измерить, сколько яда выделяет насекомое и насколько он токсичен, но, насколько это больно, измерить трудно без участия таких людей, как г-н Шмидт, которые испытали на себе множество оттенков боли и составили их классификацию. Его интерес к защитным механизмам насекомых, по его собственным словам, восходит еще к случаю из далекого детства, когда он однажды сел на муравейник. Со мной это тоже как-то приключилось, когда я был маленьким, но лишь привело к увлечению лечебными мазями и зажигательными стеклами.
Половинки мозга
Досадно, что любая часть человеческого тела рано или поздно ломается. Для большинства органов это имеет ужасные последствия, которые, правда, нельзя назвать немыслимыми. Когда возникают проблемы с поджелудочной железой, начинается диабет. Гипофункция щитовидной железы замедляет обмен веществ, а поврежденное колено не дает кататься на велосипеде.
Дефекты в мозге часто проявляются более удивительным образом. Например, у пациентов, страдающих синдромом Капгра. Они не испытывают затруднений при распознавании лиц, но и не связывают с ними соответствующие эмоции.
В результате больные начинают верить, что их близких подменили на идентично выглядящих двойников. Синдром был впервые описан в 1923 году у дамы, известной как Мадам М. Она с легкостью узнавала всех своих родственников, но была убеждена, что ее муж был заменен двойником. По этой причине она отказывалась делить с ним супружеское ложе. Но этого оказалось мало, и она попросила сына достать для нее оружие. К счастью, полиция сумела предотвратить худшее. Странные заболевания — это цена, которую, по всей видимости, приходится платить за такой абсурдно большой и сложный мыслительный орган. Тем не менее мы должны быть рады, что он у нас есть.
Не хочется себя перехваливать, но мы же действительно умный вид. Мы построили космические корабли, чтобы отправлять людей на Луну. Мы создали гигантские ускорители частиц, которые рассказали нам кое-что о начале Вселенной. Мы разработали технологию передачи информации по всему миру со скоростью света и используем ее в основном, чтобы смотреть видео с котиками и порно. Уже этим можно чуточку гордиться.
Из всех форм жизни, обитающих на Земле, у нас самый большой мозг по сравнению с нашей массой тела. Несмотря на это, только среди представителей нашего вида встречаются такие индивиды, которые заходят в помещение, только чтобы через пару секунд выйти оттуда, качая головой, потому что забыли, что, собственно, собирались сделать. При этом наш мыслительный орган настолько развит, что его было бы вполне достаточно для двух разумных видов.
Технически человеческий мозг можно разделить пополам. Ничего особенного, следовало догадаться, что он может функционировать и с одной половиной. Самое удивительное в мозге то, что можно разрезать его в голове у человека, который после этого даже будет чувствовать себя относительно хорошо. Однако поведение пациентов после операции заставляет нейробиологов задаваться философскими вопросами.
Предположим, я разделю свой мозг на две половины, которые не могут общаться друг с другом, в какой из них после операции окажется мое сознание — мое Я? Результаты этого исследования подвергают наше представление о себе серьезному испытанию. Оказывается, расщепить человеческое сознание вполне возможно — это легко осуществимо с помощью ножа.
Для начала несколько основ об извилистом обитателе нашей головы. Проясню ситуацию в целом, здесь я говорю об упрощенном стандартном мозге. Он состоит из двух половинок, называемых левым и правым полушариями. Они соединяются между собой небольшим мостиком из нервных путей, который называется corpus callosum, или мозолистое тело. Он следит за тем, чтобы наши полушария могли обмениваться информацией и разумно сотрудничали. Обе половинки мозга специализируются на разных задачах и должны общаться друг с другом, чтобы рационально обрабатывать информацию. Например, речь образуется в левом полушарии мозга, правое обычно не в состоянии это делать. Corpus callosum позволяет полушариям гармонично взаимодействовать друг с другом, и наше восприятие выстраивается на основе работы обоих полушарий.
Левая половина нашего мозга контролирует правую часть тела, тогда как правая половина отвечает за левую часть тела.
У пациентов, страдающих эпилепсией, меньше поводов радоваться своему мозолистому телу. Приступ эпилепсии может распространяться через corpus callosum от одного полушария к другому. Раньше пациентам с особенно тяжелыми эпилептическими приступами делали быструю операцию и перерезали мозолистое тело. Сегодня эта терапия вряд ли применяется, поскольку проблему можно контролировать с помощью таблеток. Но пациенты с разделенным мозгом из XIX века многое поведали о нашем мозге и сознании [52]. Благодаря им нейробиолог Роджер Сперри даже получил Нобелевскую премию.
Наш мозг распределяет обработку информации между разными областями.
Если что-то появляется перед нами слева, мы воспринимаем его в левом поле зрения. Оттуда информация сразу попадает в правую половину нашего мозга и затем уже через мозолистое тело отправляется в левое полушарие. Когда мы замечаем что-то в нашем правом поле зрения, то информация сначала попадает в левое полушарие. И здесь corpus callosum перенаправляет информацию в правую половину, чтобы все серые клеточки могли обсудить варианты дальнейших действий. Но если мозолистое тело разделено, у половинок мозга нет возможности общаться друг с другом. Тут мыслительный орган ведет себя подобно азартному игроку, сорвавшемуся с цепи моральных обязательств, в Лас-Вегасе — что происходит в одной половине мозга, остается в этой половине мозга.
Разная информация в мозгу обрабатывается разными областями, которые, впрочем, могут менять «специализацию».
Некоторые пациенты с разделенным мозгом после операции были готовы принять участие в экспериментах. Это представляло большую важность в первую очередь для нейробиологов, потому что в случае этих людей можно было выбирать, какой из двух половинок их мозга что-то показывать. В зависимости от того, с левой или с правой стороны поля зрения возникает объект, информация попадает в противоположное полушарие, а другая об этом ничего не подозревает. В классическом эксперименте пациенты с разделенным мозгом садятся перед большим экраном, направленным прямо вперед, в левой части поля зрения через каждую десятую долю секунды появляется слово «ключ», и в тот же момент справа загорается слово «кольцо» [45]. Таким образом, информация «кольцо» достигает левой половины мозга, отвечающей за речь, а правая половина мозга получает информацию «ключ». Если спросить пациента, что ему показали, то через владеющее речевыми навыками левое полушарие он ответит, что видел кольцо. Однако, если испытуемому предложить показать объект, который он увидел, используя левую половину тела, управляемую правым полушарием, он будет указывать на ключ и игнорировать предложенные на выбор кольца. Если попросить участника вытащить искомый предмет из сумки с завязанными глазами, правой рукой он берет кольцо, а левой хватает ключ.
С перерезанным мозолистым телом обе половины мозга работают независимо друг от друга.
После операции по разделению мозга некоторые пациенты с разделенным мозгом могут использовать обе руки для рисования разных рисунков одновременно.
Известны случаи, когда после разрыва corpus callosum две половины тела вступали в конфликт. Пациент одной рукой застегивал пуговицы на рубашке, а другой тут же снова расстегивал, неустанно повторяя эти действия вновь и вновь. Другой пациент с раздражением пытался натянуть брюки правой рукой, в то время как левая занималась тем, что снова их снимала. Был зафиксирован еще и такой случай, когда один и тот же человек пытался ударить свою жену левой рукой, а правая рука не позволяла ему это сделать. За такое правая рука заслуживает, чтобы ей «дали пять».
Особым примером среди пациентов с разделенным мозгом стал молодой человек по имени Пол С. [54]. Он был одним из тех немногих людей, у кого речевые центры функционировали в обоих полушариях. Благодаря этому исследователи могли беседовать с обеими половинками мозга, а не только с левой. Когда Пола через его левое полушарие спросили, кем он хочет стать, он ответил «художником». Задав тот же вопрос его правому полушарию, исследователи получили ответ «гонщиком». Разделенные полушария мозга Пола разработали разные планы на будущее. Невропатолог Вилаянур С. Рамачандран описал случай разделенного мозга у пациента, которого спросили, верит ли он в бога [59]. Он должен ответить «да», «нет» или «не знаю», указав на сделанные на доске надписи. Когда вопрос задали правому полушарию, пациент указал левой рукой на ответ «да». Когда спросили левое полушарие мозга, правая рука показала на слово «нет».
Итак, правая половина мозга оказалась религиозной, а левая придерживалась атеистических взглядов. Что это может означать с точки зрения теологии? Что только левое полушарие его мозга попадет в рай, а правое должно гореть в аду? Будет ли он на полпути к загробной жизни остановлен святым Петром у ворот рая? Ученые интерпретируют результаты исследования разделенного мозга как доказательство того, что после разрыва corpus callosum две половины мозга работают независимо друг от друга. Хотя они все еще находятся в одной голове и имеют общее кровоснабжение, у них едва ли остается больше общего, чем у мыслительных органов в головах двух разных людей. У них могут быть разные планы на будущее, разные политические взгляды и религиозные предпочтения.
Если рассматривать сознание как продукт активности мозга, что и делают большинство нейробиологов, то вместе с разделением мозга должно расколоться и сознание.
Биолог Ли Силвер видит в этом этическую дилемму и задает сложный вопрос: если пациент с разделенным мозгом больше не захочет терпеть ситуацию, в которой оказался, и его левое полушарие, контролирующее речь, выразит желание удалить правое полушарие хирургическим путем, будет ли это простой медицинской процедурой или убийством? [90]
В своем умственном эксперименте можно зайти гораздо дальше. Если в результате разделения нейронной связи сознание можно разделить на две части, получится ли вновь соединить его, восстановив мозолистое тело? Не правда ли, эта мысль не так уж и далека от идеи соединить нейронной связью части мозга, взятые у разных людей? Станут ли два этих человека единым сознанием после успешного слияния мозга? Если мозг можно разделить на две части, то можно ли разделить его на несколько частей, каждая из которых будет обладать более низким, чем у исходного мозга, интеллектом, но иметь свое собственное сознание? Как это отразится на нашем представлении о едином абсолютном сознании? Или даже об отдельной душе?
Наш мозг — удивительный, даже когда остается неразрезанным. Разве не здорово, что у нас есть орган, который может думать сам о себе? У простаты никогда не возникнет такой идеи. Утверждение, что отдельные области мозга отвечают за отдельные задачи, на самом деле является сильным упрощением. Радикальные нейробиологи за такое заявление подкараулили бы вас на конференции в перерыве между докладами и вылили на голову бокал шампанского. В конце концов, мозг — это не собрание отдельных областей, а сложная, невероятно интерактивная сеть, отдельные части которой можно лишь условно разложить по полочкам. Тем более удивительными оказались недавно полученные данные о том, что в нашем мозге существует своя клетка для каждого знакомого нам человека. Первоначально им дали шутливое название «бабушкины клетки». Намек на то, что привычкой много есть мы обязаны этой клетке мозга, которая, по сути, являясь пожилой дамой, настаивает на том, чтобы мы лучше питались. Но не только у бабушки есть своя клетка в нашей голове, но и у дедушки, рэпера Money Boy и у соседской собаки.
Вне зависимости от того, какой чувственный канал вы задействовали для получения информации «бабушка», услышали, увидели написанное слово или изображение на фотографии, оно всегда вызывает в вашем сознании один и тот же образ вашей бабушки потому, что все эти впечатления относятся к одному и тому же человеку. Очевидно, что у этих чувственных впечатлений должен где-то быть общий источник, помогающий создавать единый образ в нашей голове. В поисках этих бабушкиных клеток нейробиолог Родриго Киан Кирога и его коллеги пригласили семь добровольцев. Ими стали пациенты с эпилепсией, в мозг которым вставили электроды для последующего изучения потоков нервных импульсов в средней височной доле мозга [57]. Людей, больных эпилепсией, пригласили по той причине, что для изучения некоторых форм этого заболевания все равно требуется вставлять в мозг электроды. Это необходимо для регистрации активности отдельных нейронов. Участникам показывали фотографии известных личностей, зачитывали вслух или показывали в написанном виде их имена. В процессе исследователи неоднократно сталкивались с одиночными нейронами, которые были активны только при упоминании определенной знаменитости, независимо от того, показывали участникам изображение, зачитывали вслух или показывали надпись с соответствующим именем. У одного из участников обнаружилась «клетка Саддама Хусейна», у другого — «нейрон Люка Скайуокера». Наличие клеток R2-D2 и С-ЗРО не проверяли. Ведь искали исследователи совсем не дроидов. Зато нашли отдельные нейроны, специализирующиеся на таких категориях, как «персонажи из Звездных войн».
Меньше двух дней нужно мозгу, чтобы сформировать нейронные представления.
Киан Кирога пришел к выводу, что нейронные представления могут сформироваться менее чем за два дня.
Каким образом происходит дальнейшая обработка сигнала, когда определенный нейрон становится активен, покажет будущее исследование. Ну, а до тех пор мы должны довольствоваться знанием того, что знакомые, даже если они закрыли для нас свое сердце, по крайней мере оставили нам один нейрон.
Мертвецки опьянеть от белого хлеба
Существуют такие суперспособности, которые в Голливуде бессовестно игнорируют. Например, умение читать мысли, но только свои собственные. Редкий дар — делать себя невидимым, когда никто не смотрит, или телепортироваться точно в то место, на котором стоишь. Также абсолютно недооцененным остается умение чихать с открытыми глазами или способность пьянеть от всего, что ешь.
Мэттью Хогг — мужчина средних лет, живущий в Англии и появившийся на свет с собственной пивоварней в организме [60]. Съев тарелку риса, наутро он просыпается в таком состоянии, будто накануне выпил три бутылки красного вина. Мысли о том, что для некоторых это может показаться раем на Земле, слабо утешают Мэттью. Во время учебы в школе застенчивый по своей природе парень иногда вел себя подобно сумасшедшему алкоголику и грубил людям, которые были к нему добры. Обычно это происходило через несколько часов после еды, потому что Мэттью превращал съеденную им пищу в алкоголь. Но об этом он узнал только в 20 лет, именно в таком возрасте у него диагностировали это редкое заболевание. Целых два десятилетия он практически каждое утро был вынужден просыпаться с похмелья. А вы-то думали, что ваше семидневное путешествие после окончания средней школы было жутким запоем!
Болезнь Мэттью называют синдромом автопивоварни. В его кишечнике вполне вольготно живут многочисленные дрожжи. Одноклеточные грибы могут получать энергию за счет брожения углеводов. При этом они превращают сахар в углекислый газ и алкоголь. В процессе пивоварения дрожжи не только производят алкоголь, но и способствуют образованию пузырьков в пиве благодаря выделяемому углекислому газу. В кишечнике грибы, как правило, чувствуют себя не настолько уютно, как в емкости для брожения. Наша иммунная система и множество бактерий, живущих в кишечнике, следят за тем, чтобы дрожжи не могли беспрепятственно распространяться. Как правило, в кишечнике дрожжи есть, но в таком небольшом количестве, что не стоит делать много шума из ничего. Но если наша иммунная защита ослаблена или лечение антибиотиками уничтожило всех наших кишечных бактерий, в редких случаях дрожжи могут воспользоваться предоставленным им шансом и начнут размножаться в нашем пищеварительном тракте. И тогда они без проблем превратят крахмалосодержащую пищу, такую как рис, картофель или хлеб, в спирт, который затем попадет в кровь. Впервые Мэттью узнал о феномене синдрома автопивоварни, когда прочитал об одном японце, который был арестован за вождение в нетрезвом состоянии, хотя не выпил ни капли спиртного.
Случаи заболевания синдромом автопивоварни в большом количестве встречаются в странах Азии. Хотя дрожжам в кишечнике там живется не легче, но людям из Японии, Китая, Вьетнама или Кореи часто бывает довольно сложно расщеплять алкоголь. Им достаточно небольшого количества кишечных дрожжей, чтобы почувствовать себя подвыпившими. Пока мы вливаем в себя одну кружку пива за другой, наше тело пытается как можно скорее избавиться от алкоголя. В печени под действием фермента, называемого алкогольдегидрогеназа (ADH), он превращается в ацетальдегид, позже в уксусную кислоту и, наконец, в углекислый газ и воду. В азиатских странах у значительной части населения присутствует мутация в гене ADH или в одном из ферментов, ответственных за дальнейшее расщепление. Поэтому некоторым азиатам требуется больше времени на то, чтобы протрезветь и покраснеть до корней волос после того, как пропустят стаканчик. Неудивительно, что милый Августин не был китайцем, а родился в Вене. Почему же в Европе так редко встречается мутация, затрудняющая расщепление алкоголя? Вероятно, потому, что наши предки были такими пьяницами. Особенно в Средние века, когда пиво было одним из тех немногих напитков, в которых не кишели микробы. Тогда пенную кружку нередко давали и детям. Кроме того, высокое содержание калорий в пиве было приятным дополнением к зачастую скудной пище, ведь пиво получается вкусным, даже если изготовлено из некачественного зерна. Так что умудренный опытом житель Вены и по сей день заказывает «жидкий хлеб» в закусочной. По этой причине в Средние века плохая переносимость алкоголя для европейцев была недостатком эволюции. На территории Азии алкоголь в те времена не играл такой доминирующей роли, и ген алкогольдегидрогеназы смог мутировать относительно незаметно.
Итак, Мэттью Хогг получил счастье в несчастье. Хоть он и подцепил дрожжи, зато его гены не позволили ему терять алкоголь при расщеплении. Тем не менее его болезнь проявляется настолько сильно, что даже фунгицидные препараты не могут сдерживать производство алкоголя в разумных пределах. Вместо этого он теперь придерживается низкоуглеводной диеты, состоящей в основном из мяса, рыбы, яиц и овощей. Его уровень алкоголя остается на комфортном уровне.
Даже у людей, не страдающих от ярко выраженного синдрома автопивоварни, в кишечнике производится определенное количество алкоголя.
Обычно в крови содержание алкоголя не поднимается выше 0,04 промилле. В Австрии можно садиться за руль при содержании алкоголя в крови до 0,5 промилле[8], что более чем в десять раз превышает количество алкоголя, которое производит нормальная микрофлора кишечника. Так что при следующей проверке даже не пытайтесь обмануть дружелюбно настроенного чиновника, втолковывая ему что-то об алкоголе из организма. Помимо штрафа вы рискуете нарваться еще и на инспекцию кишечника.
Бесстрашие и кошачье дерьмо
Я самый настоящий смельчак. Крутой парень, который никого не слушает и живет по своим правилам. На днях, когда мне предложили конфеты, я взял всего одну, хотя на пачке было написано «Возьми две». Жизнь просто вынудила меня стать суровым. Тем не менее иногда мне хочется быть немного храбрее. Полагаю, что такие мысли рано или поздно всем приходят в голову. Например, когда не решаетесь заговорить с красивой женщиной. Или когда, дрожа всем телом, просите эту женщину поймать длинноногого паука, засевшего в углу. В таких случаях страх имеет бесспорное право на существование. Голос, который шепчет вам: «Скорее всего, это не самая лучшая идея», когда вы, усмехаясь, лезете через забор в вольер ко льву. А что если в вашей голове живет еще один голос, которому даже хотелось бы видеть вас завтраком большой кошки? Может ли существовать микроскопическая форма жизни, которая хочет вбить нам в голову такую ерунду? Быть может, это экзотический паразит из глубин дремучих лесов? Или же путь ведет к очередному кошачьему лотку?
На первый взгляд Toxoplasma gondii относительно незаметен, хотя этот одноклеточный паразит любит бывать в необычных местах. Он с удовольствием проводит время в кошачьем кишечнике.
Животные являются основными переносчиками мелкого возбудителя паразита toxoplasma gondii.
Мелкий паразит Toxoplasma gondii в основном переносится животными, и его любимое — кошка.
Пищеварительный тракт — единственное место, где T. gondii может осуществлять половое размножение, что, вероятно, связано с романтической атмосферой. Удивительно, но кошкам абсолютно все равно. Хотя токсоплазмы иногда вызывают диарею, в результате чего меховые домашние тигры, как правило, получают мало удовольствия от занятий любовью в их пищеварительном тракте. Закончив то, что было продиктовано инстинктами, паразиты готовы осчастливить окружающий мир своими яйцами, которые выходят наружу вместе с испражнениями кошек. Ну а внутри самой кошки одноклеточный организм успокаивается, уютно устроившись в нервной и мышечной тканях, где спокойно проживет весь остаток жизни кошки. Тем временем возбудители могут в течение пяти лет дожидаться появления подходящего хозяина, пока кто-то не появится и не подберет их. В общем-то, им подходит любое позвоночное — птицы, мыши, крысы или люди. В организме этого промежуточного хозяина Т. gondii проживает важную часть своего цикла развития, преследуя славную цель — вновь оказаться в кишечнике кошки. То есть стандартный жизненный цикл Т. gondii выглядит следующим образом: кишечник кошки — промежуточный хозяин (например, крыса) — кишечник кошки.
Как только паразит проложил свой путь внутрь крысы, чтобы внутри промежуточного хозяина заняться бесполым размножением, он начинает отчаянно желать вернуться в благодатный и теплый кишечник кота. Поскольку Т. gondii не может замаскироваться под анальные свечи, паразиту проще всего удается добраться до места назначения через рот. Так что в интересах токсоплазм, чтобы инфицированную крысу съели. Чувствуете конфликт интересов? Крысам не нравится запах кошачьей мочи. Вы тоже, вероятнее всего, согласитесь, что «пи-пи» кисы в качестве туалетной воды не годится. Но на крыс, как правило, этот запах действует отталкивающе, он им кажется гораздо более отталкивающим, чем моча других животных. Лишь только почуяв его, крысы стараются убежать подальше. Ведь там, где кошачья моча, нередко ошиваются кошки, а там, где есть кошки, крыса может быстро опуститься до уровня закуски. Поэтому эволюция создала грызунов, которые в страхе разбегаются от запаха кошачьей мочи. Конечно же, в планы Т. gondii это не входит.
В 2000 году ученая Джоан Уэбстер из Оксфорда хотела узнать, как токсоплазмы влияют на крыс [46]. Для этого она посадила грызунов в клетки с четырьмя коробками, в каждой из которых стояла емкость с одним видом жидкости: водой, мочой крысы, мочой кролика или мочой кошки. Любопытные звери немедленно начали обследовать все коробки. В процессе проведения опыта Уэбстер фиксировала, какую коробку и сколько раз посетили животные. Как и ожидалось, большинство крыс избегали находиться рядом с чашкой, наполненной кошачьей мочой. Но не все были так привередливы. Животные, инфицированные Т. gondii, даже предпочли коробку с кошачьей мочой чашке с водой. Каким-то образом паразиту удается лишать крыс страха кошачьей мочи. Вместо того чтобы убегать в панике, они даже находят запах привлекательным. Вообще, инфицированные крысы оказываются более предприимчивыми и подвергают себя большему риску. Это повышает вероятность того, что их съедят и токсоплазмы в мгновение ока окажутся в своем любимом кошачьем кишечнике.
Как правило, у иммунной системы крыс с незваными гостями разговор короткий.
Т. gondii научился не только сосуществовать с иммунной системой, но и использовать ее.
«К черту систему», — думают токсоплазмы, проникая в клетки иммунной системы. Попадая туда, они не только выживают, но и используют иммунные клетки как троянского коня, чтобы свободно передвигаться внутри тела промежуточного хозяина. Они побуждают иммунные клетки перемещаться по организму крысы, пока не доберутся до ее мозга. Это как совершить преступление в GTA (Grand Theft Auto), чтобы похитить приехавших на вызов копов.
Каким образом микроскопическому паразиту удается воздействовать на волю млекопитающего? Пока что это не удалось до конца выяснить. По всей видимости, здесь замешан нейромедиатор дофамин. Т. gondii обладает ферментом, ускоряющим выработку этих сигнальных молекул. Таким образом, концентрация дофамина в мозге инфицированных промежуточных хозяев увеличивается, причем дофамин, как известно, оказывает влияние на беспокойство и ожидание награды.
Т. gondii научился использовать иммунную систему носителя как троянского коня — против нее же.
Промежуточным хозяином необязательно должна быть крыса, и человек может подцепить простейших. Фактически около трети всех людей в мире заражены токсоплазмами. Это необязательно означает, что этим людям нравится утыкаться носом в кошачье дерьмо, как это делают грызуны. Но признайтесь честно, тщательно ли вы моете овощи, снятые с вашей садовой грядки? Это, пожалуй, самый распространенный путь передачи паразитов от кошки человеку. Причиной заражения также может стать плохо приготовленное мясо.
Для людей, которые не беременны и обладают функционирующей иммунной системой, инфицирование Т. gondii протекает довольно незаметно. В редких случаях наблюдается лихорадка, боль в горле и озноб, но эти симптомы исчезают через несколько дней. Правда, возбудитель остается в организме, образуя кисты в мышцах и в мозге. Это один из многих паразитов, которые сопровождают нас в течение всей жизни. Но это еще не конец нашей истории.
В 2011 году студенты Карлова университета в Праге получили сомнительное удовольствие от вдыхания запахов образцов мочи разных животных [51]. При этом участники не знали, заражены они Т. gondii или нет. Носители паразитов воспринимали запах кошачьей мочи с меньшим отвращением, чем неинфицированные участники. Объясняет ли это, почему дамы преклонного возраста часто решают удалиться от социальной жизни, чтобы стать «кошатницами» и заботиться о своих десятерых питомцах? Наверное, нет, потому что среди всех инфицированных только испытуемым мужского пола казалось, что кошачья моча пахнет не так противно. У женщин это имело обратный эффект, аромат кошачьей мочи им казался более отталкивающим, если они были переносчиками возбудителя. С точки зрения токсоплазм поведение дам представляется бессмысленным. Это может быть связано с тем, что сегодня случаи поедания людей кошками — редкость. Поэтому для паразита мы являемся эволюционным и биологическим тупиком, так что Т. gondii даже не пытается попробовать из него выбраться. У наших предков все могло быть по-другому. Обезьяны нередко попадают в меню больших диких кошек. И как бы это ни задевало наше эго как «венец творения», но с биологической точки зрения мы по-прежнему относимся к группе сухоносых приматов.
Помимо отношения к фекалиям домашних животных паразит влияет и на другие аспекты нашего поведения. Исследования показали, что переносчики токсоплазм гораздо чаще становятся участниками дорожно-транспортных происшествий, чем неинфицированные люди [51]. Причем чем свежее было инфицирование, тем выше оказывался риск. Отсюда было сделано предположение, что результатом наличия паразита становится сокращение времени реакции и повышенная готовность рисковать.
Странно, что микроскопические простейшие могут забраться к нам в голову и влиять на принимаемые нами решения. Особенно если эти паразиты вылезают из зада кошки и просто хотят использовать нас, чтобы вернуться туда. Но даже если нам и не нравится эта идея, в животном мире паразиты все равно страшно популярны.
Личинки волосатика Spinochordodes tellinii проникают в нервную систему саранчи и заставляют их прыгать в воду. Там насекомые тонут, а паразиты выбираются из их заднего отверстия, чтобы предаться радостному спариванию. Самец мокрицы Cymothoa exigua карабкается по жабрам и залезает к рыбе в рот. Там он съедает ее язык, крепко зацепляется, превращается в самку и берет на себя функцию языка. Сосальщик Ribeiroia ondatrae кастрирует улиток и заставляет лягушек отращивать дополнительные лапки. Я пощажу вас и опущу подробности. Просто хочется показать, что есть кое-что похуже, чем пристраститься к кошачьей моче. Пусть Т. gondii и не попадет в список наших закадычных друзей, но как же удивительно, что кучка кошачьих экскрементов может влиять на наше мышление. Существует множество паразитов, которые могут поражать людей, а в нашем теле в 10 раз больше микроорганизмов, чем реальных клеток, и большинство из них очень плохо изучены. Возможно, через пару лет любое сомнительное предпочтение будут объяснять присутствием в организме определенного микроба. В любом случае нам необходимо свыкнуться с мыслью о том, что не мы одни решаем, как поступать с нашим телом. Скорее мы представляем собой ходячую экосистему, в которую каждый ее обитатель вносит свой небольшой вклад. Так что выше нос, какой бы невыносимой ни была жизнь, в одиночестве вы уж точно никогда не останетесь.
Глава 5
Прожить день, следуя советам науки
В школьные годы я проводил много времени, энергично листая учебники. В основном в поисках фотографий людей, имеющих дурацкий вид, чтобы потом показать их своему соседу по парте и сказать: «Это ты». На уроках естественных наук я пытался получше сконцентрироваться. Особенно после того, как один из моих учителей выдал фразу: «Наука — это как занятие сексом со Вселенной». Скорее всего, это опрометчивое высказывание заставило его пережить полное стресса родительское собрание, потому что впоследствии он так и не женился, правда, едва ли можно было найти более удачный способ привить целому классу, полному 16-летних подростков, интерес к исследованиям.
Но, несмотря на это, многие до сих пор упрямо верят в то, что знание законов природы и их исследование мало чем могут пригодиться в повседневной жизни. Так считал Иоанн XXI, который в 1276 году стал папой. Ему не нравилось думать, что природа живет по особым законам, и он объявил это утверждение ересью. Но гравитационная постоянная решила, что это абсолютно не смешно, и уже через несколько недель обрушила ему на голову крышу его собственного дворца. 1:0 в пользу Вселенной с ее мрачным юмором.
Кто ценит свою жизнь, тот не связывается с физикой, но что насчет молекулярной биологии? Разве эта профессия не слишком далека от пользы для повседневной жизни? В конце концов, автомеханик может сам починить свой автомобиль, а сантехник — отремонтировать свои трубы. Молекулярные биологи выращивают культуры бактерий. Для этого нужна не докторская степень, а всего лишь бутерброд с колбасой и влажное место. Впрочем, часто именно такие незначительные опыты приводят к самым удивительным результатам. И некоторые из них даже дают нам подсказки, как прожить свой день наиболее продуктивно. В конце концов, задача биологии состоит в том, чтобы понять, как функционируют живые существа, к которым мы с вами относимся. Давайте посмотрим, какие советы для преодоления повседневных проблем предлагает нам биология. Мы проследим все действия, выполняемые нами в течение дня, и для каждого времени подберем лучшие лайфхаки от биологии.
Утро
Величайшая трагедия жизни в том, что каждый день мы обязаны начинать с самого неприятного действия — нам нужно вставать.
Не верьте россказням всяких хиппи о том, что любовь — это самая мощная сила во Вселенной, этот статус уже принадлежит непримиримой ненависти между человеком и звонком его будильника. К счастью, у биолога в кармане завалялось несколько советов, как сделать начало дня не таким страшным.
Бодрое пробуждение.
Мы предпочитаем, чтобы сон был непродолжительным, но глубоким и эффективным. На самом деле нет таких приматов, у которых сон может быть по эффективности сопоставимым с ночным отдыхом людей. Мы можем без ложного стыда назвать себя самыми настоящими высокоэффективными сонями.
Ни один другой вид не тратит меньше времени на сон, а доля благотворного REM-сна у нас выше, чем у любого другого примата. Возможное объяснение было найдено двумя антропологами из Университета Дьюка, что в Северной Каролине [73]. Они сравнивали поведение во время сна у различных приматов. К примеру, расслабленный серый мышиный лемур проводит во сне по 17 часов в день.
А нам, людям, вполне хватает около семи часов ночного отдыха. В то время как лемуры или макаки затрачивают на важные для отдыха и восстановления фазы REM всего 5 % времени, отведенного на сон, мы же имеем колоссальные 25 %. Даже после того, как исследователи сделали поправку на величину тела и другие факторы, человек все равно остался бесспорным победителем в номинации «за эффективность сна». Ученые подозревают, что это связано с давлением эволюционного отбора, которое происходит потому, что мы перенесли свой ночной отдых с ветвей деревьев на землю.
Опасность стать жертвой нападения хищника сильно возрастает вдали от деревьев. Более короткий сон может снизить риск угодить в лапы к дикой кошке. С другой стороны, наши предки сумели создать относительно безопасные условия благодаря огню и бдительности членов группы, при которых можно было позволить себе уснуть глубоким сном. Исследователи также сравнили поведение во время сна у людей, живущих в промышленно развитых странах, и у представителей примитивных культур. Они не обнаружили существенных различий, сделав вывод, что эффективный сон является универсальной характеристикой человека.
Тем не менее вам, вероятно, знакомо это чувство, когда после целых восьми часов сна пытаешься выбраться из постели, испытывая смертельную усталость.
Не только продолжительность сна определяет количество энергии, которым мы располагаем ранним утром, но и момент времени, когда мы покидаем страну грез.
Каждую ночь мы проходим через несколько фаз легкого и глубокого сна. В фазах глубокого сна в нашем мозге уменьшается количество бодрящих нейротрансмиттеров, таких как орексины.
Когда мы пробуждаемся из фазы легкого сна, то чувствуем себя намного энергичнее по сравнению с тем, когда нас вырывают из фазы глубокого сна. Только вот наш будильник этого совершенно не понимает. Он отрывает нас ото сна независимо от того, удобно это сейчас нашему мозгу или нет. На сегодняшний день существует множество приложений и гаджетов, которые могут определить, в какой фазе сна мы сейчас находимся. Для этого достаточно смартфона, который будет лежать в нашей постели и с помощью своих датчиков определять, когда мы много двигаемся, а когда лежим спокойно. Вы будете разбужены не в определенное время, а в течение заданного промежутка времени, когда будете находиться в фазе легкого сна. Противники смартфонов, которые не хотят покупать дорогостоящий будильник, определяющий фазы сна, могут попробовать другой трюк. Установите громкий сигнал будильника на самое позднее время, когда вам нужно вставать. Затем поставьте второй будильник, который прозвонит примерно за 30 минут до первого, но настолько тихо, что сможет вырвать вас лишь из фазы легкого, но не глубокого сна.
Лучше всего просыпаться от тихого сигнала будильника во время фазы легкого сна.
Нужно, чтобы тихий сигнал будильника прервал фазу легкого сна.
Громкий будильник дает гарантию, что вы все же успеете на свой поезд, даже если слишком глубоко погрузитесь в страну грез. Придется потратить несколько дней на то, чтобы подобрать идеальную громкость, но если ваш день начнется с правильных химических веществ в мозгу, это того стоило.
Утренний кофе.
По утрам мне нравится пить горячий кофе, чтобы быстрее проснуться. Лучше всего это работает, если я его не выпиваю, а случайно проливаю на компьютерную клавиатуру и на брюки. От этого просыпаюсь не только я, но и мои соседи, которые принимаются стучать в тонкую стену ручкой от швабры, пока моя гневная тирада не смолкнет. Не спорю, ежедневный утренний ритуал рано или поздно теряет свое очарование, когда заканчиваются чистые брюки и приходится ходить на работу в одежде, покрытой коричневыми пятнами. Да и коллеги начинают подозревать в некомпетентности по причине неумения пить кофе. Да эти люди, скорее всего, вообще понятия не имеют, как это правильно делается. Большинство людей пьют кофе неправильно.
Наши внутренние часы регулируют различные процессы в нашем организме. Сюда же относится и выделение гормона стресса кортизола, который, среди всего прочего, влияет на нашу степень бодрствования. Между 8 и 9 часами утра уровень кортизола достигает своего дневного максимума. Так тело пытается разбудить вас. В это время многие уже начинают свой рабочий день и поэтому принимаются за черный эликсир жизни. Вроде бы очевидно, что стимулирующие эффекты кортизола и кофеина должны дополнять друг друга. И тут оказалось, что употребление кофе при максимальном уровне кортизола не просто ослабляет действие кофеина, но в долгосрочной перспективе даже повышает устойчивость к горячему напитку.
Независимо от времени суток, уровень кортизола также повышается сразу после того, как вы встаете с постели, поэтому нужно подождать как минимум час и только потом наслаждаться эспрессо.
Полезнее всего пить кофе между 9.30 и 11.30 часами, потому что время после полудня приходится уже на следующий пик кортизола.
Бритье.
Мне довелось пару раз поработать на открытии Бала жизни в Вене. По этому случаю мне делали бодипейнтинг. При условии, что я предварительно побрею ноги. У меня более или менее получилось, но после этого моя ванна была настолько окровавлена, что профессиональный серийный убийца упал бы в обморок от такого вида. Быть может, все дело в моей неопытности, но мне сказали, что к виду крови можно привыкнуть. А кто не хочет с этим мириться, бриться впредь должен рано утром. В это время наши тромбоциты лучше свертывают кровь, благодаря чему образуются небольшие раны, которые быстро перестают кровоточить. А раз уж вы сидите в ванне, то наверняка заметили, что ваши пальцы сморщились. Это не пассивное пропитывание водой, а активный процесс организма.
У людей с нарушенными нервными путями в пальцах даже в воде кожа на них всегда остается гладкой и молодой. Что этим хотела сказать эволюция? Пока никто точно не знает. Но эксперименты показывают, что сморщенными пальцами удобнее брать мокрые объекты. Следовательно, вероятность того, что бритва выскользнет из рук и оскальпирует кошку, уменьшается пропорционально времени, проведенному в ванне.
На работе
Поздравляю, вам снова удалось притащить себя на работу / в школу / университет. Теперь вы хотите быть продуктивными и использовать свое время по максимуму. Поэтому сейчас же проверьте почту. А раз уж вы все равно зашли в Сеть, то заодно и страничку на Facebook. И прочитайте интернет-газету. Вдруг что-то новенькое появилось на Facebook. «Ха-ха, у этой кошки смешная шляпа. И как забавно она сидит в картонной коробке». Так дело не пойдет. Вам нужно собраться и наконец сделать что-то толковое.
Все, что вам нужно, это немного упорства, не так ли? Плохая новость: наша способность к самоконтролю далеко не безгранична. Концепция истощения эго утверждает, что сила воли представляет собой ограниченный ресурс, который уменьшается при усиленном использовании в течение дня. Прямо как уровень заряда вашего смартфона.
Авторы некоторых исследований полагают, что это связано с тем, что акт применения силы воли требует затрат большого количества глюкозы, то есть сахара, питающего наш мозг. Поэтому выдержка будет лучше, если употреблять больше сахаросодержащих напитков [67].
В других исследованиях люди смогли повысить свою силу воли, ополаскивая рот раствором сахара, но не глотая его [68]. Никто в конечном счете не знает, почему эта желанная способность так мимолетна. Но абсолютно ясно одно: мы не можем постоянно оставаться настолько собранными, как того хотим.
Если хотите достичь большей продуктивности, вам необходим подход более надежный, чем постоянный самоконтроль, — вам нужна система.
Продуктивность
Ключевое различие между работой и досугом состоит в том, что на досуге можно радостно скролить новос
Martin Moder TREFFEN SICH ZWEI MOLEKÜLE IN EINEN BAR © 2016 Ecowin by Benevento Publishing Серия «Нон-фикшн головного мозга. О том, что мы такое и как теперь с этим жить» © Кныш Ю. С., перевод на русский язык, 2018 © Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2019 ЗДОРОВЬЕ: НАУЧНЫЙ ПОДХОД Эффект теломер: революционный подход к более молодой, здоровой и долгой жизни Почему некоторые люди в 60 лет выглядят и чувствуют себя как в 40, а другие в 40 лет выглядят как 60-летние старики? Как правильный образ жизни помогает улучшить здоровье? Книга доктора Элизабет Блэкберн и психолога Элиссы Эпель поможет вам разобраться, как функционирует человеческий организм на клеточном уровне – и раскроет все секреты биологического индикатора – теломеразы. Грязные гены. «Большая стирка» для вашей ДНК. Как изменить свою наследственность Что, если бы вам сказали, что гены могут «пачкаться», как рубашка или джинсы, а ваши жизнь и здоровье напрямую зависят от того, как часто вы устраиваете им «большую стирку»? Много десятилетий считалось, что мы не можем влиять на гены, что наша наследственность – это камень, который рано или поздно придавит нас, что бы мы ни делали. Однако это совсем не так. Автор этой книги, доктор Бен Линч, считает, что гены «заряжают пистолет», но вовсе необязательно, что курок однажды будет спущен. Он оригинально сравнивает наши действия по очистке генов с обыкновенной стиркой одежды и представляет собственноручно разработанную программу, которая предполагает и «замачивание», и прицельное «оттирание пятен» и «бережное отбеливание». Следуя его советам, вы сможете определить, какой ген у вас функционирует неправильно и что необходимо сделать, чтобы устранить проблему. Умный ген. Какая еда нужна нашей ДНК «Умный ген» показывает, как пищевые привычки наших предков могут помочь нам вести здоровую, долгую и активную жизнь. Доктор Шэнахан предлагает стратегии питания, которые помогут не только прийти к здоровому образу жизни, но и внести изменения в вашу ДНК. А это значит, что вы не просто почувствуете себя гораздо лучше ‒ вы обеспечите хорошее самочувствие своим будущим детям и себе в будущем! Твой второй мозг – кишечник. Книга-компас по невидимым связям нашего тела Известный специалист по питанию, врач аллерголог-диетолог, Божена Кропка уверена: от здоровья кишечника зависит наша способность мыслить, принимать решения, жить и быть счастливыми. В этой книге раскрываются неочевидные связи между работой кишечника и нашим психическим и физическим самочувствием, даются рекомендации по правильному питанию, лечению самых частых заболеваний желудка и кишечника. Предисловие Вы помните тот момент, когда вдруг четко осознали, какая профессия ваша? Когда дети говорят, что хотят стать учеными, то при этом они чаще всего думают, что будут создавать вещи из воздуха, приобретать суперспособности от укусов радиоактивных пауков или уничтожать врагов какими-то лазерными лучами. К сожалению, я рос не с таким четким представлением, зато я всегда был любознательным человеком. Впервые это проявилось, когда я, еще будучи ребенком, вместе с сестрой исследовал бабушкину загадочную машину. Пока я осматривал прибор, засовывая палец во все отверстия, моя сестра поворачивала прилаженную сбоку ручку. Я до сих пор очень хорошо помню конструкцию, хотя впоследствии больше никогда не видел мясорубку. Этот момент я предпочитаю вспоминать, убеждая себя, что внезапное понимание того, как работает машина, побудило сестру стать физиком, тогда как вид моего пальца изнутри вселил в меня мужество и желание понять человеческое тело, особенно то, как остановить кровь. Этот случай стал толчком, положившим начало моему увлечению биологией. Вдруг все вопросы, какие только можно было задать, пронеслись в моей голове. Можно ли скрестить комара со светлячком, чтобы ночью видеть, куда он собирается ужалить? Знают ли гусеницы, что станут бабочками, или же, сооружая кокон, задаются вопросом, какого черта они вообще делают? Несколько лет спустя, когда кончики моих пальцев уже давно оправились от перенесенной травмы, я записался на курс биологии в университете Вены, собираясь стать молекулярным биологом. Я понятия не имел, что меня ждет. В то время наиболее стойкую ассоциацию с темой науки у меня вызывали ночные часы, проведенные за игрой в Half-Life[1]. Все события, разворачивающиеся в этой компьютерной игре, мы видим глазами физика, который неудачно проводит эксперимент, в результате чего открывается межпространственный портал. В итоге он хватает лом и начинает уничтожать инопланетян, которые пытаются пробраться сквозь этот портал. Тогда все это казалось мне довольно увлекательным, а между тем я узнал такое, о чем в те времена даже и помыслить не мог: наука в реальной жизни оказалась еще более захватывающей. Иногда ученых обвиняют в том, что они крадут магию, ведь они пытаются все на свете понять и объяснить. Это обвинение столь же беспочвенно, как и горная дорога в Сибири, по которой пытаешься проехать на летней резине. И этому есть две причины. Во-первых, исследователи очень рады тому, что понимают не все. Они работают в сфере, существующей для того, чтобы генерировать новые знания. Когда открывать будет уже нечего, залы ожидания во всех бюро по трудоустройству стремительно заполнят люди в белых лабораторных халатах. Во-вторых, когда понимаешь что-то, от этого оно не теряет своей привлекательности. Цветок не начинает хуже пахнуть от осознания того, что таким образом он хочет приманить жужжащих пчелок. Знание общей эволюции обоих существ только придает новый оттенок красоты. Совсем как сыр в чизбургере. Исследовательская лаборатория – словно ящик с инструментами, который делает незаметные вещи нашего мира ощутимыми, обнаруживает скрытые связи и помогает разглядеть гениальность за кажущимися банальными явлениями. Поэтому человек, интересующийся наукой, увидит элегантность даже в пятнах плесени над ванной. Этот грибок, как и вы, преодолел долгие миллиарды лет развития. Радуйтесь, что эволюция отправила вас к тем видам, которые в состоянии удержать в руках баллончик с пятновыводителем. Молекулярная сестра биологии – генетика. Она имеет дело с ДНК – строительным планом жизни. Строго говоря, от африканской лягушки-быка мы отличаемся только лишь нашими генами. Хоть мы и знакомы с ДНК немногим более 60 лет, но на сегодняшний день мы умеем перемещать и видоизменять гены так, будто это кубики лего. В этой книге генетика, биология и медицина дадут ответы на важные вопросы жизни: 1) Откуда мы произошли? 2) Можно ли разрезать сознание ножом? 3) Сколько нужно съесть белого хлеба, чтобы опьянеть? 4) Обязательно ли соединять себя узами с кем-либо? 5) Как спасти жизнь при помощи запаха ног? Чем больше мы постигаем мир, тем более грандиозным он нам кажется. За последние годы в науке были сделаны удивительные открытия, которые подвергли нашу картину мира и самосознание серьезному испытанию. К сожалению, большинство из них прячется в специализированных журналах и вряд ли доходит до внимания широкой общественности в промежутках между новым выпуском шоу «Фермер ищет жену»[2] и пятым повтором очередного эпизода Симпсонов. Своей книгой я хотел бы изменить данное положение вещей. В ней пойдет речь о самых увлекательных мыслях и идеях, какие только могут прийти в голову молекулярному биологу. Эта книга повествует о том, как гены, биология и исследования влияют на нашу жизнь, а в будущем будут накладывать еще более сильный отпечаток. Она охватывает темы от простых, человеческих, таких как любовь, до разума цифрового червя, управляющего роботом Лего. Узнайте, как правильно ласкать друг друга с точки зрения науки и как эмбрионы уже в утробе матери борются за уютные, хоть и лишенные окон местечки. Я убежден, что вы откроете для себя множество поразительных вещей. Желаю вам хорошо повеселиться! Глава 1 От розовой протоплазмы до монгольского ловеласа Вопрос о происхождении жизни извечно занимал людей. Поэтому насколько разнообразны культуры, настолько же разнообразны и объяснительные модели, выдвигавшиеся в разное время. Древние греки считали, что нас создал из глины титан по имени Прометей. Он наделил людей усердием лошадей и мудростью собак. Поскольку я знаком с этим мифом, то всегда киваю и ухмыляюсь, когда пес моей сестры гоняется за своим хвостом, съев перед этим свои фекалии. Особенно оригинальный миф о творении можно встретить в китайской мифологии. Согласно этому мифу, история мира началась с яйца, дрейфовавшего во тьме. Когда скорлупа треснула, верхняя ее половина образовала небо, а нижняя – землю, а между ними оказался свежевылупившийся Паньгу, первое в мире живое существо, которое держало небо и землю. Когда через тысячи лет Паньгу умер, один его глаз стал Солнцем, а другой – Луной. Его волосы превратились в леса, а зубы в скалы. А откуда же появились люди? Из паразитов, живших на его коже. Снимаю шляпу перед самоиронией древних китайцев, но эта объяснительная модель появления жизни также не представляется мне правдоподобной. Вслед за представителями античных культур современные ученые тоже начали задумываться о происхождении первого живого существа. Как же так могло получиться, что на доселе мертвой, несущейся сквозь Вселенную куче камней под названием Земля вдруг зародилась жизнь? Правда, мы уже знаем, что жизнь должна была возникнуть в крайне примитивной форме, а не в виде котят, внезапно выросших из-под земли. Но как именно могла образоваться эта первая форма жизни, до сих пор остается загадкой. И еще более захватывающим является тот факт, что некоторые процессы, которые должны были способствовать появлению жизни, со временем сумели разгадать. Согласно моделям исследователей, хоть космическое яйцо и не имело ко всему этому никакого отношения, но здесь оказались причастны другие летавшие во тьме вещи. В этой главе вы узнаете об одной из самых актуальных объяснительных моделей, отвечающих на один из древнейших вопросов: откуда мы взялись? Болтаем с Чингисханом за чашечкой кофе В детстве семейные торжества казались мне довольно скучными. Пить кофе мне было еще рано, сплетни из детского сада меня тоже не волновали. К тому же у моих тетушек была собака, которая, по крайней мере так мне казалось с позиции маленького ребенка, покушалась на мою жизнь. Зато у моих тетушек было спутниковое телевидение. Дома у меня его не было, и мне доставляло огромное удовольствие, переключая каналы, выискивать и соединять друг с другом абсурдные фрагменты предложений. В целом семейные торжества были довольно сносными, так как мои родные – действительно милые люди. Во всяком случае, те, с кем я знаком. Ну, а что насчет тех, кого я никогда не встречал? Вы знаете, кем были ваши прадедушка с прабабушкой? Представьте себе, что вы держите за руку своего отца. Он, в свою очередь, держит за руку своего отца, тот своего и так далее. По статистике, всего лишь через 50 метров этой большой цепи отцов с вероятностью 1:200 будет стоять человек, имя которого едва ли является для вас незнакомым: Чингисхан. Монгольский завоеватель, вне всяких сомнений, мог бы рассказать гораздо более интересные сплетни, нежели мои тетушки. И для этого ему не понадобилось бы спутниковое телевидение. Чингисхан не был тем парнем, кто навечно застревает во френдзоне. Иначе миллионы его потомков было бы не так-то просто объяснить. У него были сотни детей, в свою очередь породивших на свет еще сотни детей. Вероятно, он потому и занимался грабежами, носясь по всей Азии, чтобы быть в состоянии выплачивать все свои алименты. Знанием о распространенности гена Чингисхана мы обязаны исследованию Y-хромосом, проведенному в 2003 году [2]. Y-хромосомы являются частью нашей генетической информации и определяют мужской пол. Y-хромосомы передаются от отца к сыну, не подвергаясь существенным изменениям, и дают возможность проследить отцовскую линию родословной. Откуда взялось такое огромное количество потомков, можно догадаться благодаря одной спорной цитате, авторство которой иногда приписывают Чингисхану: «Величайшая радость для мужчины – это побеждать врагов, гнать их перед собой, отбирать у них все, чем они владеют, видеть их близких в слезах, седлать их лошадей и сжимать в объятиях их жен и дочерей». Сомневаюсь, что ему было достаточно только лишь сжимать жен и дочерей в объятиях. Восемь процентов всех мужчин Азии имеют связь с родом Чингисхана, судя по их Y-хромосомам. Чингисхана не считают классическим героем, да и сотня детей не появится в результате любовных приключений в путешествии по случаю окончания средней школы. Его потомки также не ленились размножаться, что объясняется тем, что мужчины, имевшие власть, могли обладать несколькими женщинами и в покоренных землях вели себя совсем не по-джентльменски. Y-хромосомы 8 % всех мужчин в большом регионе Азии позволяют отследить связь с родом Чингисхана. Не спорю, если в вашей внешности отсутствуют хотя бы мало-мальски азиатские черты, то шансы оказаться носителем генов завоевателя у вас крайне малы. Однако, согласно чистым расчетам, потомки Чингисхана на 2003 год составили гордые 0,5 % от всего мужского населения земного шара. Молекулы и метеориты Давайте продвинемся еще дальше в прошлое по нашей цепи отцов. Намного дальше. Теоретически ее можно продолжить до самой первой в мире формы жизни. И все же на практике эта попытка обречена на неудачу, поскольку для некоторого количества индивидов, число которых примерно равно населению Пакистана, цепь прервется. Чертовски сложно пожать друг другу руки, если вместо них плавники. И вообще, вам когда-либо доводилось наблюдать, как две рыбы держатся за руки? Для этого им просто не хватает чувства романтики. Если проигнорировать эту проблему и расставить остальных предков, подобно пожилым супругам – молча рядом друг с другом, фактически цепь закончится где-то на нашем первом общем предке. Этот одноклеточный Адам, живший около четырех миллиардов лет назад, стал переходным этапом от химии к биологии. В английском языке он получил название LUCA – the Last Universal Common Ancestor, – или Лука, последний универсальный общий предок. Как выглядел Лука, какие имел увлечения, никто точно не знает. В ту пору некому было его об этом расспросить. Никто даже не поинтересовался, хотел ли Лука вообще появляться на свет. Это решение уже принял за него углерод, совершенно беззастенчиво образующий множественные связи одновременно и составляющий основную структуру жизни. Этот элемент прошел долгий путь. Он выкован внутри массивных звезд и образует практически все, ради чего стоит жить в этом мире: уголь для барбекю, алмазы и саму жизнь. Белки, жиры, углеводы и многие другие вещества, плавающие в наших клетках, получили углерод в качестве своей основной структуры. Это связано с тем, что углерод является мастером образования длинных цепей и соединений с другими элементами. Эти соединения даже имеют совершенную силу. Они достаточно крепкие, чтобы спонтанно не распадаться во время посещения сауны, но вместе с тем остаются настолько хрупкими, что их можно разорвать, так что съеденный на обед кремовый торт не отправится в унитаз непереваренным. Однако наиболее важным свойством углерода является разнообразие химических структур, которые могут образовать элемент. Фактически углерод может формировать больше структур, чем все другие элементы периодической таблицы, вместе взятые. Это полезно, если собираешься смастерить что-то настолько же сложное, как жизнь. Чтобы из углерода смогло сформироваться живое существо, он должен сначала образовать органические соединения. Как они появились, мы узнали еще в 1950-е годы благодаря ученым Стэнли Миллеру и Гарольду Клейтону Ури [3]. Два исследователя смоделировали в стеклянной колбе такую атмосферу, какая должна была преобладать на ранней Земле: вода, метан (углерод), водород и аммиак. Настолько суровые условия сегодня, пожалуй, можно встретить лишь в спортивных раздевалках да внутри кроссовок. Эти господа спровоцировали такое смешение электрических разрядов, чтобы смоделировать грозовые молнии, часто возникавшие в молодой атмосфере. На дне колбы находился искусственно созданный праокеан, довольно громкое название для лужицы воды. Фактически эксперимент стал давать интересные результаты, когда первичная атмосфера в течение нескольких дней подвергалась воздействию электрических разрядов. Жидкость начала приобретать розовую окраску, и, когда ученые исследовали ее, они обнаружили нечто удивительное: в первичной атмосфере благодаря грозовым разрядам спонтанно образовались органические молекулы, среди которых оказались сахара, жирные кислоты и аминокислоты. В процессе дальнейших экспериментов с изменением атмосферных условий были воссозданы и другие составные компоненты жизни, включая структурные элементы генетической информации. Так что в следующий раз, спускаясь в метро и ощущая в носу отчетливый запах метана[3], вы должны испытывать благодарность, ведь без него не было бы ни вас, ни метро. Быть может, Лука кроме розовой протоплазмы получил также помощь от далеких звезд. В нашей Солнечной системе существует множество областей, где преобладают условия, при которых могут создаваться органические молекулы. Поэтому метеориты часто бывают переполнены строительными кирпичиками жизни, хотя сами по себе являются стерильными каменными глыбами. В метеорите Мерчисона весом более 100 фунтов, который упал в Австралии в 1969 году, было обнаружено 70 различных типов аминокислот, многие из которых известны благодаря современным живым существам. Метеориты, которые в период формирования Солнечной системы стремительно проносились сквозь древние пылевые облака, при этом могли собирать органические вещества. Сильная астероидная бомбежка на ранних этапах истории Земли могла стать тем самым толчком, послужившим причиной возникновения жизни. В результате на Земле оказалось не только множество будущих составляющих клетки, на нашу планету также было принесено огромное количество воды. Однако зарождению жизни может способствовать не только содержимое метеорита, но и мощный удар. В 2015 году ученые создали метеорит [7]. Это была замороженная мешанина из воды, аминокислот и силикатов, которые охлаждали до –196 °C. Чтобы смоделировать удар, космический снежный шар бомбардировали снарядами. В результате воздействия отдельные аминокислоты объединились, образуя короткие цепи, как это происходит и в клетках для формирования белков. Таким образом, сама сила удара может способствовать образованию сложных органических молекул, без которых не было бы никакой биологии. Чего не хватало первичному бульону для жизни, так это обособления от внешнего мира. Внешняя мембрана, подобная мембранам современных клеток, возникает спонтанно, когда амфифильные молекулы попадают в воду. Метеориты, проносящиеся сквозь древние пылевые облака во время формирования Солнечной системы, могли собирать органические вещества. Несмотря на свое название, амфифилия не имеет никакого отношения к лягушкам. Это слово описывает вещества, вступающие в сильное взаимодействие с водой, а также имеющие жирорастворимую часть. К ним относятся, например, фосфолипиды, из которых состоят мембраны клеток вашего организма. В метеорите Мерчисона были также выделены амфифильные молекулы, которые при контакте с водой продемонстрировали способность к спонтанному образованию мембраноподобных структур. Таким образом, все компоненты, необходимые для возникновения жизни, имелись в наличии. Но разве тайна нашего происхождения была решена? Вероятно, на вашей кухне имеются все ингредиенты, необходимые для приготовления вкусного мраморного кекса, но заметьте, насколько непредсказуемо возникновение из них шедевра пекарского искусства. Вы будете разочарованы, поскольку мраморный кекс – это изысканный продукт. Тем не менее однажды может случиться так, что молочный пакет опрокинется в коробку с мукой и образует то, что может сойти за примитивного предшественника пирога. Живые существа, знакомые вам сегодня, – это продукт длительного развития, на которое ушли миллиарды лет. Случайные генетические мутации в сочетании с беспощадной борьбой за выживание, которая позволяет размножаться только лучшим представителям, являют собой безостановочный процесс оптимизации. В результате по прошествии чрезвычайно продолжительного периода времени из примитивной группки молекул может развиться что-то настолько же сложное, как кровожадная собака моих тетушек. Эволюция не состоялась бы, если бы первая форма жизни не могла размножаться. Чтобы эволюция смогла состояться, первая форма жизни должна обладать решающей способностью: она должна уметь размножаться. Для современных клеток размножение – довольно трудоемкий процесс. Генетическую информацию современных клеток можно записать при помощи всего лишь четырех букв: A, T, G, C. Так себе словарный запас, рядом с ним Ходор из сериала «Игра престолов» – просто самый настоящий поэт. Поразительно, но четырех букв вполне достаточно, чтобы закодировать всего человека. С другой стороны, компьютеру хватает всего двух символов, 0 и 1, чтобы проигрывать видео про котиков в режиме Full HD. В человеческой клетке имеется около трех миллиардов этих букв. Чтобы генетическая информация не лежала без дела, необходимо создать копии сегментов ДНК, так называемых генов. Эти копии называются РНК, в дальнейшем они переписываются в белки, которые затем берут на себя выполнение различных задач в клетке. Стандартная генетическая схема выглядит так: ДНК (генетическая информация) – РНК (копия) – белок. РНК – первая всегда На первый взгляд может показаться, что РНК всего лишь играет роль посредника. Подобно почтальону, она переносит копии отдельных генов из клеточного ядра, чтобы из них могли образовываться белки. Это звучит довольно скромно, но те, кто любит смотреть любовные драмы, знают, что почтальоны часто бывают самыми настоящими пройдохами. Кроме того, РНК проказничает гораздо больше, чем первоначально полагали. Например, она сама может служить генетической информацией. Это мы знаем благодаря определенным вирусам, которые прописали свой генетический материал не в ДНК, а в РНК. К ним относятся риновирусы, которые регулярно проверяют, в порядке ли наши железы слизистой оболочки носа, награждая нас жутким насморком. В человеческих клетках РНК также выполняет самые разнообразные функции. Она не только передает информацию о генах, но и самолично перезаписывает их в белки. Рибосомы, компоненты клетки, составляющие белки, в свою очередь, состоят из РНК. Самый настоящий мастер на все руки, Макгайвер среди макромолекул. Принято считать, что первая форма жизни состояла всего лишь из мембраны, в которой содержалась последовательность РНК. Эта РНК была в состоянии копировать сама себя. Первобытное поведение, которое можно наблюдать и по сей день, когда деятели науки, напившись на рождественской вечеринке, садятся голым задом на копировальный аппарат. Но в состоянии ли РНК делать что-то подобное в одиночку? В 2009 году американскому биохимику Джералду Фрэнсису Джойсу удалось создать две цепи РНК, которые взаимно воспроизводили друг друга [2]. Для этого им были не нужны ни белки, ни другие составляющие нынешних клеток, а только первичный бульон из компонентов РНК. При этом буквенная последовательность обеих РНК не задавалась исследователями, а возникала из эволюционного эксперимента, при котором несколько РНК конкурировали друг с другом в борьбе за выживание, в результате чего последовательность букв РНК менялась в ходе эксперимента. Если вы пройдете достаточно далеко вдоль цепи отцов, то, вероятно, столкнетесь с подобными РНК, которые скажут вам, что прежде, когда еще можно было размножать себя самостоятельно, было лучше. Считается, что первой формой жизни является мембрана с последовательностью РНК внутри, способной копировать себя. Итак, на молодой Земле было почти все необходимое. Были белки и строительные блоки клеточных мембран. В условиях первичного бульона РНК также могла создаваться из простых молекул. Следует ожидать, что при спонтанном формировании мембран в них иногда оказывались включения РНК. То, что таким образом возникает примитивная, саморазмножающаяся клетка, звучит довольно неправдоподобно. Если это все так, то следует помнить, что для создания такой клетки на невообразимо огромной поверхности в распоряжении у Земли было невообразимо долгое время. В этом контексте крайне вероятным становится то, что где-то однажды может произойти что-то крайне маловероятное. В конце концов, ежедневно десятки людей оказываются пораженными ударом молнии, а где-то прямо сейчас слепой цыпленок подавился зернышком. РНК не очень стабильна и имеет тенденцию менять свою буквенную последовательность. Поэтому клетки, чья генетическая информация состоит из РНК, очень быстро стали бы очень разными. Если последовательность букв изменяется таким образом, что положительно влияет на размножение, то эти клетки будут преобладать над другими. Именно с этого наконец началась эволюция, и вот тут стало можно впервые заговорить о биологии. Со временем, когда клетки стали более сложными, задача долгосрочного хранения информации была передана от РНК к ДНК. Хотя обе молекулы химически практически идентичны, ДНК гораздо более стабильна и поэтому лучше подходит для такой работы. Белки были созданы для того, чтобы взять на себя выполнение сложных задач, с которыми не в состоянии справиться РНК. Некоторые клетки вбирали другие клетки. Это привело к появлению внутренних секций, которые могли взять на себя выполнение различных задач, как, например, клеточное ядро, которое заботится о ДНК, или митохондрии, которые отвечают за производство энергии. Долгое время эти одноклеточные организмы играли доминирующую роль в мировых событиях. И все же когда первые клетки заметили, что сотрудничество имеет больше преимуществ, нежели конкуренция, образовались многоклеточные организмы и случился бум сложной жизни. В результате появились вы, я и любая другая форма жизни, которую мы сегодня можем с восхищением наблюдать невооруженным глазом. Мы – это хорошо организованная группа одноклеточных организмов, которые собрались вместе, чтобы устроить грандиозную вечеринку. Так сколько же было первичных клеток? Но откуда мы знаем, что у жизни был лишь один первоисточник? Разве несколько первичных клеток не могли возникнуть независимо друг от друга? Можно ли убедить себя, что вы и собака, которая вечно просится на улицу, произошли от разных первичных клеток? В некоторых своих свойствах все живые существа в мире настолько похожи, что кажется, будто не существует другого объяснения, кроме общего происхождения. Ученый-биохимик Дуглас Теобальд сравнил аминокислотные последовательности у различных видов и подсчитал, что общее происхождение всех живых существ по меньшей мере в 102860 раз более вероятно, чем другие мыслимые сценарии, такие как, например, многочисленные первичные клетки, возникшие независимо друг от друга [8]. Вероятность равняется единице, поделенной на число с 2860 нулями. Для сравнения, вероятность выпадения всех шести правильных цифр в лотерее равна единице, поделенной на число всего с шестью нулями. Так что есть веские причины верить в наше общее происхождение. Для меня это знание стало одним из прекраснейших подарков, преподнесенных нам биологией. Теперь-то мы знаем, что у нас есть общие предки с каждой обезьяной, каждой птицей, каждым грибом, каждым растением и даже каждой кишечной палочкой, с которой мы делим нашу планету. Во времена Дарвина это было невероятно. Но те, кто любит смотреть реалити-шоу, замечают, что наше отделение от одноклеточных организмов произошло не так уж и давно. Вероятно, мы никогда не сможем с уверенностью сказать, как именно появилась первая клетка. Но тот факт, что мы можем создавать модели, которые частично поддаются экспериментальной проверке и описывают правдоподобный переход от неживой материи к живой, должен вызывать у нас некоторую гордость. Мы – первые млекопитающие, у которых это получилось. Чтобы суметь насладиться этой книгой в полной мере, давайте еще немного поговорим о ДНК, живущей в наших клетках. Вы уже знакомы с этой двойной спиралью, которая содержит буквы A, T, G, C и решает, начнете ли вы лысеть к сорока годам. Практически все клетки вашего тела содержат всю вашу генетическую информацию за несколькими незначительными исключениями, такими как эритроциты (перенос кислорода), тромбоциты (свертывание крови) и клетки в линзах глаз (зрение). Чтобы спираль ДНК поместилась в наши клетки, она должна быть очень плотно свернута. Если вытащить цепь ДНК из клетки и распутать, то ее длина составит около двух метров. Это представляется вполне управляемым количеством генетической информации, но на этих двух метрах записано около трех миллиардов букв! Можете ли вы вообразить себе что-то подобное? ATGTCGTGATGCTGCCGTAATG… Я сэкономлю ваше время, ведь потребуется 50 лет, чтобы прочитать всю цепь ДНК вслух, а вы сегодня вечером, скорее всего, не располагаете таким количеством времени. Если оценивать консервативно, то ваше тело состоит приблизительно из 10 000 000 000 000 (10 триллионов) клеток. Теперь вы сможете блеснуть своими познаниями в области математики. 10 триллионов клеток умножим на 2 метра ДНК и получим 20 миллиардов километров генетической информации. Расстояние между Солнцем и Землей составляет около 150 миллионов километров. Достали калькулятор? Свернутая ДНК вашего тела – это примерно 130 расстояний от Земли до Солнца! Это даже длиннее, чем список сексуальных партнерш Чарли Шина. Подобно тому, как буквы в этой книге приобретают смысл лишь только, формируя слова, буквы вашей ДНК образуют отдельные гены, которые можно прочесть. В общей сложности у нас их около 21 000, причем большинство из них по несколько тысяч букв длиной. Это звучит потрясающе, а вот с точки зрения водяной блохи daphnia pulex с ее 31 000 генов не особенно впечатляюще. Итак, то, насколько сложным является организм, не зависит исключительно от количества генов, а прежде всего от того, чем они занимаются и как происходит их регуляция. Как только создается РНК-копия гена, происходит либо создание белка, либо принятие самой РНК активной функции. На молекулярном уровне общая картина быстро становится очень сложной, но в конечном итоге из всего этого возникают милые существа, которые составляют нам компанию в этом мире. В следующей главе воздадим должное замечательному процессу, который породил такое многообразие наших современников: брачным играм. Глава 2 Любовь, гены, инструмент для поглаживания Вы смотрели мультфильм «В поисках Немо»? Приключения оранжево-белой рыбки-клоуна? Факт: когда в популяции рыб-клоунов погибают самки, самый крупный доминирующий самец превращается в даму. Почему же именно самый мужественный самец меняет свой пол? Возможно, он с самого начала вел себя так мужественно, чтобы скрыть свою сексуальную неуверенность, но правда ли он расцветет после изменения пола? Получит ли мульфильм «В поисках Немо» продолжение с названием «Немо в поисках своей сексуальной идентичности»?