Читать онлайн Пламенный насос. Естественная история сердца бесплатно

Билл Шутт
Пламенный насос. Естественная история сердца

© Bill Schutt, текст, 2021

© Patricia J. Wynne, иллюстрации, 2021

© Шнейдер Н., перевод на русский язык, 2022

© Издание на русском языке, оформление. ООО «Издательская Группа «Азбука-Аттикус», 2022

КоЛибри®

* * *

Эта живая и увлекательная история сердец всех форм и размеров производит мощное впечатление.

Foreword Reviews

Шутт освещает здесь много вопросов и обсуждает серьезную науку, но его остроумный стиль делает все это читабельным… Увлекательный, часто комический взгляд на двигатель жизни и долгую историю попыток понять его.

Library Journal

Это захватывающая наука. Шутт – зоолог и увлекательно описывает в деталях эволюцию сердца. Мне особенно понравилось, как удачно эта книга рассказывает человеческую историю – как и почему мы стали видеть в сердце нечто большее, чем просто орган, перекачивающий кровь. Вас ждут удивительные животные, цитаты из песен, рассказы о медицинских злоключениях и триумфах и даже история одного гигантского китового сердца. Как и во всех научно-популярных книгах Шутта, здесь перемешано смешное и жуткое. Это научпоп в лучшем виде.

Cool Green Science, блог международной экологической организации The Nature Conservancy

Абсолютно завораживающее путешествие по человеческому сердцу с помощью наших собратьев-животных. Здесь столько интересных деталей, что вам захочется прочитать эту книгу дважды.

Дженнифер Холланд, автор бестселлера The New York Times «Невероятная правда о дружбе»

Эта книга приглашает читателей в фантастическое и увлекательное путешествие по всем сердечным вопросам.

Кэт Уоррен, автор книги «Что знает собака»

Как восхитительно показывает Билл Шутт в своей новой книге, сердца могли бы поведать нам захватывающие истории на множество тем, от эволюции жизни на нашей планете до людских чудачеств.

Иэн Таттерсаль, палеоантрополог и почетный куратор Американского музея естественной истории в Нью-Йорке

Рассказывая байки из всего царства животных, Шутт привносит свой обычный ум и юмор в эту тщательно выстроенную естественную историю сердца и кровеносной системы. Информативное и занимательное чтение, после которого вы почувствуете себя умнее.

Даррин Лунде, автор книги «Натуралист»

Биолог, специалист по позвоночным животным Билл Шутт знает, как увлечь аудиторию. В этой книге он не только охватывает все аспекты сердца от его происхождения у самых примитивных организмов до современных хирургических чудес, но и сочетает черный юмор с мудростью. Если вам нужен свежий взгляд на трансформацию и эволюцию наших знаний о сердце, крови и кровообращении, а также на текущие исследования по этой теме, вот книга, которая послужит основой.

Seattle Book Review
* * *

Посвящается

Элейн Марксон (Билл Шутт)

и

Теду Райли (Патрисия Дж. Уинн)

СЕРДЦЕ1 [рц], -а, мн. ч. – дца, – дец, – дцам, ср.

1. Центральный орган кровеносной системы в виде мышечного мешка (у человека в левой стороне грудной полости). С. бьется. Порок сердца.

2. перен. Этот орган как символ души, переживаний, чувств, настроений. Доброе, чуткое, отзывчивое с. Черствое с. Золотое с. у кого-н. (об очень добром человеке). У него нет сердца (о злом, черством человеке). Отдать свое с. кому-н. (полюбить). С. сердцу весть подает (о любящих, вспоминающих, думающих друг о друге; разг.).

3. перен. Важнейшее место чего-н., средоточие. Москва – с. нашей Родины.

4. Символическое изображение средоточия чувств в виде вытянутого по бокам овала, мягко раздвоенного сверху, книзу сужающегося и заостренного. С., пронзенное стрелой.

II. СЕРДЦЕ [рц], -а, предл. п. мн. ч. в сердцах, м. (разг.). В нек-рых выражениях: гнев, раздражение. Сказать с ~м (сердито, раздраженно). Иметь с. на (против) кого-н. (затаить гнев, обиду; прост.). В сердцах (рассердившись). Сорвать с. на ком-н. (излить свою злобу, раздражение на кого-н.; прост.).

Сердца нельзя разбить, они маленькие и мягкие.

Джефф Хейскелл

Я вспоминаю совет моего соседа: «Никогда не беспокойся о своем сердце, пока оно не перестанет биться».

Уильям Странк-младший, Э.Б. Уайт, «Элементы стиля»

Пролог
Маленький городок с большим сердцем

Большинство событий в жизни становятся сюрпризом

Люкке Ли

В середине апреля 2014 года остроглазый житель городка Траут-Ривер в штате Ньюфаундленд взглянул на залив Святого Лаврентия и увидел нечто необычное. То, что поначалу казалось маленькой точкой на горизонте, становилось все больше и больше. К тому времени как гигантскую тварь выбросило на берег, до места событий добрались СМИ, а еще – невероятная вонь, которую кто-то описал как «тошнотворный аромат духов в сочетании с запахом разлагающейся плоти». И разумеется, там было больше разлагающейся плоти, чем кто-либо видел раньше: около сотни тонн.

Вскоре крошечная рыбацкая деревушка гудела от репортеров и зевак, а сарафанное радио разносило сенсационные заголовки. Разговоры местных жителей, начав с изумления и отвращения, перешли к проблемам со здоровьем, потенциальной потере дохода и даже угрозе ужасного взрыва. И – странно – почти то же самое происходило в другом поселении на этом же побережье: в маленьком городке Роки-Харбор.



Канадские зимы часто бывают холодными, но зима 2014 года оказалась самой холодной из всех, что остались в памяти. Впервые за многие десятилетия замерзли Великие озера, и залив Святого Лаврентия, их выход в Атлантический океан, покрылся толстым слоем морского льда. Сильные ветры и течения нагромоздили лед и в проливе Кабота, превратив самый широкий канал залива, ведущий к морю, в непроходимый затор. Но, пока обитатели Траут-Ривер и Роки-Харбор боролись с суровыми погодными условиями, в двухстах милях к югу – в самом проливе Кабота[1] – происходила куда более отчаянная борьба.

На исходе зимы и ранней весной синие киты (Balaenoptera musculus) обычно покидают Атлантический океан и заходят в залив Святого Лаврентия в поисках пищи – крошечных ракообразных, называемых крилем. Синий кит – это самое крупное из известных нам животных, когда-либо обитавших на Земле[2], он достигает 30 метров в длину и может весить до 163 тонн. Для сравнения это около 20 самцов африканского слона или около 1600 среднестатистических взрослых мужчин. Несмотря на огромные размеры, до 1864 года на синих китов не охотились ради богатого ворванью жира, поскольку эти животные могут развивать высокую скорость – до 50 километров в час – и обычно тонут после гибели. Так что китобои предпочитали охотиться на три разновидности гладких китов Eubalaena, в чьих телах содержание жира выше и потому они после смерти остаются на плаву. Их окрестили «правильными китами» – подходящими для того, чтобы бросать в них гарпуны. Для популяции же синих китов все обернулось ужасно плохо после того, как более быстрые паровые китобойные суда начали пользоваться свежеизобретенной гарпунной пушкой: между 1866 и 1978 годами были убиты более 380 тысяч синих китов2. Сейчас большинство стран запретило охоту на них, но склонность синих китов тонуть после смерти по-прежнему доставляет неудобства тем, кто пытается изучить их анатомию.

В марте 2014 года Марку Энгстрому, старшему куратору и заместителю директора по коллекциям и исследованиям Королевского музея Онтарио в Торонто, позвонила Лоис Харвуд, его подруга. Харвуд, работавшая в Министерстве рыболовства и океанов Канады, спросила, слышал ли Энгстром новость о том, что погибло девять синих китов, кормившихся в проливе Кабота. Очевидно, сказала она, они не смогли выбраться из массивного ледяного поля, застряли во льдах и погибли. Это было трагично, особенно потому, что синие киты находятся под угрозой исчезновения, и потеря девяти особей означала потерю примерно 35 % от общей популяции Северной Атлантики.

Однако Харвуд знала, что Энгстром ищет образцы всех видов китов, обнаруженных в канадских водах. Она сообщила, что три кита не утонули, возможно, потому, что их поддерживал толстый лед. Энгстром заинтересовался еще сильнее после того, как Харвуд связала его с Джеком Лоусоном, исследователем из Министерства рыболовства и океанов, который в течение последнего месяца отслеживал мертвых китов с вертолета. Он сказал Энгстрому: по его предположениям, трех китов рано или поздно прибьет к берегу – и в апреле именно это и произошло.

– Суть в том, что китов выбросило на берег в этих трех крошечных деревнях, – рассказал Энгстром во время моего визита в Королевский музей Онтарио в 2018 году. – На Траут-Ривер нет нормального туристического потока. Это своего рода выживающее сообщество. Мэр рассказал мне, что однажды он выглянул, увидел кита в воде и взмолился: «Господи, прошу тебя, не дай этой штуке выброситься на берег здесь». И на следующее утро именно там, на их единственном участке пляжа под их единственным рестораном, обнаружился гигантский мертвый синий кит, воняющий до небес.

Я спросил Энгстрома, что произошло дальше.

Энгстром рассмеялся:

– Потом он начал раздуваться.

– Должно быть, это облегчило дело, – предположил я.

– Не совсем, – сказал он. – К тому времени все они посмотрели на YouTube видео взрывающихся китов.

Видео с китами, взрывающимися от скопления газов, уже много лет крутятся в интернете. По последним подсчетам, их было более 200, в том числе кинопроект «Песнь взорвавшегося кита». Однако мой личный фаворит демонстрирует 17-метрового кашалота весом в 60 тонн, выброшенного на берег Тайваня в 2004 году. Ученые местного университета немедленно решили воспользоваться неожиданной возможностью и провести вскрытие гигантского трупа. Они сочли, что это лучше всего сделать в лаборатории, и потому предприняли огромные усилия, чтобы переместить объект. Три крана, 50 рабочих – и через 13 часов кит отъехал, привязанный к открытой платформе тракторного прицепа. Но на пути по оживленным улицам города Тайнань гниющий гигант самопроизвольно взорвался. Взрыв выбросил тонны гнилой крови, ворвани и внутренностей на автомобили, мотороллеры, магазины и забрызгал нескольких невезучих зевак[3].

– Но с синими китами такого не бывает, – убеждал меня Энгстром точно так же, как до того он пытался убедить перепуганных и не верящих ему жителей Траут-Ривер. Он сказал горожанам, что если люди не решат прыгнуть на мертвого гиганта или разрезать его, то, вероятней всего, скопившиеся газы будут медленно выходить из разрушенных тканей, как из старого воздушного шара.

– Что в конце концов и произошло, – сказал он.

Энгстром говорил, что вопросы, которые задавали ему репортеры на месте происшествия, в Ньюфаундленде, в основном касались двух тем: запаха и размера. «Насколько велико сердце? Говорят, оно размером с машину». Энгстром с командой слышали вопрос о размерах сердца так много раз, что наконец у кого-то из персонала возник встречный вопрос: «Почему бы нам не попытаться сохранить эту штуку?»

Такая возможность, конечно, заинтриговала Энгстрома, хотя он и знал, что команде придется действовать быстро. Одного из трех китов занесло в необитаемую бухту и разбило во время шторма. Второй экземпляр в тот момент изображал дирижабль Goodyear в Траут-Ривер перед напуганной возможной китобомбой толпой, что не предвещало ничего хорошего сохранности его внутренних органов.

Но Энгстром знал, что последний и самый маленький кит (23 метра), тот, которого выбросило на берег в Роки-Харбор, лежит частично погруженный в холодную воду – что могло замедлить процесс разложения органов. Он спросил коллегу из Королевского музея Онтарио, назначенную в команду по очистке Роки-Харбор, специалиста по млекопитающим Жаклин Миллер, может ли она сохранить сердце.

Эксперт-анатом немедленно и с энтузиазмом ответила: «Да, мы можем его сохранить». Позже она призналась мне, что вовсе не была уверена, что именно они обнаружат, когда вскроют тушу, и можно ли будет это сохранить. Но перспектива заполучить сердце синего кита была настолько захватывающей, что ей не терпелось попробовать.

Для начала Миллер и семь других бесстрашных исследователей, говоря языком китобоев, «освежевали» тушу кита из Роки-Харбор – то есть удалили плоть и мягкие ткани от хвоста до головы. Когда сняли мышцы, окружающие грудную полость, в которой находились сердце и легкие, члены команды смогли впервые взглянуть на гигантский насос – то, чего до сих пор не видывал ни один исследователь. Вместо типичного сердца млекопитающего этот образец больше напоминал 182-килограммовую пекинскую клецку телесного цвета. Ничуть не смущаясь сходством сердца с китайской закуской, достойной Гаргантюа, исследователи подробней взглянули сквозь запекшуюся кровь и пришли в полный восторг, обнаружив, что, хотя сердце и спалось в двухметровый сгусток, оно не разложилось.

– Оно все еще оставалось розовым, – сказала мне Миллер. Впрочем, она припомнила и что там оказалось немного плесени и некротической (то есть мертвой) ткани. – Оно было довольно эластичным и содержало много жидкости.

Несколько лет спустя, в 2017 году, Миллер пригласили на некропсию[4] североатлантического «правильного» кита (Eubalaena glacialis) после массовой гибели, когда по неизвестной причине умерли 17 китов. Она надеялась получить сердце китообразного другого вида. Но, даже несмотря на то что этот конкретный кит был мертв меньше времени, чем ньюфаундлендские синие киты, оказалось, что это неправильный правильный кит. Сердце уже превратилось в невразумительную кашу. Этот эпизод, имевший место летом, заставил Миллер осознать, как удачно получилось, что экземпляр из Роки-Харбор умер зимой и провел три месяца в ледяной воде. «Думаю, нам просто повезло», – сказала она.

Миллер, чьи исследования в аспирантуре были сосредоточены на мышах и других крошечных млекопитающих, влезла в грязное дело. Она и ее коллеги, облачившись в дождевики, работали ножами и мачете, чтобы перерезать полую вену и аорту, крупные сосуды, ведущие к сердцу синего кита и, соответственно, от него. Затем они попытались вытащить орган из тела гигантского животного. Но, забравшись внутрь существа, Миллер и трое ее помощников обнаружили, что, как бы они ни старались, они не могли провести сердце через созданное специально для этого пространство между двумя ребрами. Даже после того как они разрезали легочные артерии и вены, отделив сердце от легких, оно не пролезало. В конце концов, раздвинув несколько ребер, четыре исследователя смогли достать 175-килограммовое сердце и засунуть его в мешок из нейлоновой сетки, достаточно большой, чтобы в него можно было упаковать «фольксваген-жук».

С помощью фронтального погрузчика, вилочного погрузчика и самосвала сердце синего кита перенесли в рефрижератор и отправили в установку, где его заморозили при температуре –20 °C. Ему предстояло пролежать во льду целый год, прежде чем соберется команда экспертов, чтобы выполнить следующий этап проекта – консервацию.

Энгстром объяснил, что этот процесс включает в себя восстановление первоначальной формы сердца. Это было необходимо потому, что, в отличие от человеческого, сердце синего кита сложилось, как сдутый пляжный мяч, после того как перерезали его крупные сосуды. Энгстром сказал, что они решили – это адаптация к большому давлению, испытываемому синими китами во время глубоких погружений (хотя никто до конца не был в этом уверен).

Работы по консервации начались с того, что образец поместили для оттаивания в ванну с водопроводной водой. Сердце нужно было наполнить консервантом, чтобы остановить разложение, укрепить мышцы и убить любые бактерии, которые могли пережить путешествие в морозильник. Сначала, однако, команда нашла предметы подходящего размера, чтобы заткнуть дюжину или около того перерезанных кровеносных сосудов, отходящих от органа. Затычки были необходимы, чтобы заполнить внутренние камеры сердца консервантом, не давая ему вытекать обратно. Это также позволило бы исследователям снова надуть образец, исправляя неприглядный вид сжатого воздушного шара, который могучее сердце приняло после того, как его достали.

В конечном счете предметы, которые ученые выбрали в качестве пробок, варьировали от бутылок с безалкогольными напитками для самых маленьких сосудов до 23-литрового ведра, которое довольно хорошо вписалось в гигантскую каудальную полую вену. Именно она отвечала за перенос бедной кислородом крови из тела и хвоста кита в его правое предсердие, или по латыни atrium – одну из двух «приемных камер» сердца[5]. Кроме того, правое предсердие получало кровь из краниальной полой вены, лишь ненамного меньшей, которая возвращала кровь из массивной области головы кита. У двуногих существ, таких как люди, аналогичные сосуды известны как нижняя полая вена и верхняя полая вена соответственно. Как и у всех млекопитающих, полые вены транспортируют богатую углекислым газом и кислородом кровь от тела к сердцу, которое затем перекачивает ее в легкие.

Во время первоначальной консервации Жаклин Миллер и ее команда использовали 3182 литра всеми любимого бальзамирующего агента – формальдегида. Канцерогенные свойства этого фиксатора ткани были известны с начала 1980-х годов, и, хотя большинство людей помнят этот характерный запах из курса биологии, чаще всего мы подвергаемся его воздействию из-за почти незаметного содержания формальдегида в строительных материалах, таких как ДСП, фанера и древесно-волокнистые плиты. Хотя команда китовой консервации разбавила формальдегид в несколько более щадящий раствор – формалин (обычно около 40 % формальдегида), жидкость все еще была, говоря научным жаргоном, каким-то особенно отвратительным дерьмом.

«Забавно, – сказала мне Миллер. – В обычной лаборатории вы рискуете забрызгаться формалином. Здесь же вы рисковали упасть в полный чан».

Сердце оставалось в формалине пять месяцев, проходя процесс фиксации, во время которого прекращается распад всех тканей. Когда-то розовый орган приобрел бежевый цвет, характерный для подобных зафиксированных образцов. Но хотя он мог бы оставаться в одном и том же растворе в течение десятилетий, Марк Энгстром с коллегами решили, что засунуть великое сердце в подобие гигантской бутылки с ядом будет несправедливо по отношению к нему. Вместо этого после консультации с парой специалистов, сведущих в искусстве сохранения крупных образцов, было принято решение «пластинировать» орган. Пластинация – это уникальный процесс сохранения образцов, изобретенный в 1977 году немецким анатомом Гюнтером фон Хагенсом. Известный под милым прозвищем Доктор Смерть, фон Хагенс создал неоднозначную выставку «Мир тела», которая состоит из десятков освежеванных и пластинированных человеческих тел, позирующих в различных положениях, каждое из которых выбрано так, чтобы наилучшим образом показать ряд анатомических систем[6].

Так как у исследователей из Королевского музея не было нужной подготовки и оснащения для того, чтобы выполнить эту сложную процедуру самостоятельно, они отправили гигантское сердце в Пластинарий – центр пластинирования для галереи «Мира тела» в Губене, Германия. Бывшая одежная фабрика, известная сейчас как Gubener Plastinate GmbH, укомплектована обученными фон Хагенсом специалистами, которые стремятся удовлетворить любые потребности клиентов в пластинации. Хотя они привыкли иметь дело с музейными образцами самых разных форм и размеров, сердце синего кита стало их самым крупным объектом.

На начальных стадиях процесса все водорастворимые жиры медленно вытягиваются из образца и заменяются ацетоном – органическим соединением, столь же токсичным для человека, сколь и легковоспламеняющимся. В полном соответствии с предупреждением «Не пытайтесь повторить это дома» сердце синего кита потребовало в общей сложности 22 276 литров этого вещества. Сердце находилось в ацетоне 80 дней при низких температурах, холод ускорял потерю воды из клеток и ее замену ядовитым растворителем.

Затем сотрудники Пластинария подвергли сердце процессу под названием «форсированная импрегнация», в ходе которого ацетон заменили жидким пластиком, а именно силиконовым полимером. Для этого орган поместили в вакуумную камеру и постепенно понизили давление воздуха. В такой среде ацетон начал испаряться из клеток, а образовавшееся пустое пространство замещалось полимером. Поскольку большая часть клеток теперь была заполнена жидким полимером, процесс в прямом смысле превратил ранее живую ткань в пластик. Затем работники Пластинария обработали силикон отвердителем, что заняло еще три месяца.

Наконец в мае 2017 года полностью отвердевшее сердце синего кита отправили обратно через океан, где оно стало центральным элементом тщательно продуманной выставки, которую создали в Королевском музее Онтарио, желая показать во всей красе этот удивительный экземпляр. Для понимания размеров сердце выставили рядом с автомобилем Smart, а рядом с потолка свисал скелет синего кита из Траут-Ривер. Весящее после обработки 200 килограммов, пластинированное сердце синего кита никогда не будет разлагаться и пахнуть. Огромный насос за четырехмесячное звездное турне в Торонто рассмотрели сотни тысяч посетителей музея.

Книга, которую вы держите в руках, – это история о сердцах и связанных с ними кровеносных системах. Большие, маленькие, холодные и даже несуществующие сердца. Еще это история некоторых примечательных структур, жидкостей, находок и связанных с ними сюрпризов. История наших попыток понять функцию сердца и кровеносной системы долгая и до сравнительно недавнего времени изобиловавшая ошибками. Например, в медицинских сообществах XVII–XVIII веков бытовало убеждение, что кровь несет в себе сущность личности ее владельца. Такие термины, как «голубая кровь», «кровожадный», «хладнокровный» и «горячая кровь», – языковые пережитки из совершенно другого мира. Вооружившись знаниями о том, насколько иным был тот мир, вы сможете легче понять, почему в истории сердечно-сосудистой медицины нет недостатка в странных теориях и причудливых методах лечения.

Эта работа, конечно, не учебник, и моя цель не в том, чтобы охватить каждый тип сердца и каждый аспект любой системы кровообращения. Но я буду путешествовать по этим обширным темам, делая интересные остановки по пути. Для тех из вас, кто и раньше сопровождал меня в исследованиях, таких съездов с дороги покажется многовато. Большинство из них коснутся зоологических или исторических перспектив. Некоторые из этих, казалось бы, мимолетных остановок будут необходимы, чтобы лучше объяснить плохо или неправильно понятые концепции, а другие помогут разобраться, как работают сердца и системы кровообращения, охватывая такие темы, как диффузия, гематоэнцефалический барьер и Мотра.

Сердца и связанные с ними системы кровообращения являют высокую степень разнообразия у беспозвоночных, таких как насекомые, ракообразные и черви, – и на это есть веские причины. Среди существ, у которых есть позвоночник – будь то рыба, птица или фермер, – различий гораздо меньше. Но в дополнение к изучению некоторых ярких примеров сердечно-сосудистого разнообразия в животном мире мы узнаем, как некоторые из этих существ теперь спасают жизни и дают ответы на трудные вопросы о здоровье сердца и больном человеческом сердце.

Эта книга – еще и история о том, что произошло, когда один относительно новый вид млекопитающих решил, будто сердце – нечто гораздо большее, чем орган, поддерживающий жизнь каждого, что оно является не чем иным, как центром эмоций и вместилищем души. Откуда пошло это верование? Почему оно пересекает так много культурных границ? Почему оно продолжает существовать? И, что не менее важно, есть ли какое-то зерно правды в теории о связи сердца и разума?

К концу этого путешествия вы по-новому оцените, насколько жизненно важную роль играет сердце в природном и человеческом мире – в качестве мотора, приводящего в движение систему кровообращения, и в качестве таинственного органа, лежащего в основе человеческой культуры и самой человеческой природы. От скопления клеток с уникальной способностью укорачивать свою длину до сердца синего кита размером с гольф-кар, от верований о происхождении любви и души до ранней сердечно-сосудистой медицины, терапии будущего и так далее, – я надеюсь, что вы никогда больше не будете думать об этих темах так же, как думали раньше.

На самом деле это желание моего сердца.

Часть 1
Дикие сердцем

1
Размер имеет значение I

Один размер не подходит всем.

Автор неизвестен (возможно, Фрэнк Заппа)

В августе 2018 года я отправился в Королевский музей Онтарио в Торонто вместе с художницей Патрисией Дж. Уинн, чтобы осмотреть знаменитое сердце синего кита. Мы с Патрисией работаем вместе в Американском музее естественной истории с середины 1990-х годов, дружим, и она иллюстрировала каждую статью, главу и книгу (художественную и документальную), которые я когда-либо написал. Хотя выставка синих китов уже закрылась и экспонат хранился в отдельном здании, исследователь Билл Ходжкинсон распаковал сердце перед нашим прибытием. В комнате размером с небольшой авиационный ангар законсервированное сердце кита было установлено на стержне из нержавеющей стали толщиной пять сантиметров, что выглядело так, будто его проткнули снизу. Нижний конец стержня крепился к деревянной подставке на полу, а верхний соединялся с невидимой для зрителей металлической арматурой, которая служила постоянным внутренним каркасом сердца.

Официальные размеры экспоната составляют 1,07 метра по вертикали и 97 сантиметров в ширину, и я был весьма удивлен, обнаружив, что он возвышается надо мной на высоту примерно два метра. Объяснение дополнительной высоте крылось в массивных кровеносных сосудах, расположенных в верхней части пластинированного органа. Над всем остальным находилась дуга аорты и ее ответвления, пара сонных артерий3, которые когда-то несли насыщенную кислородом кровь от левого желудочка сердца к голове животного. Если, как уже упоминалось, предсердия можно назвать приемными камерами сердца (левое и правое предсердия получают кровь из легких и тела соответственно), то желудочки – это насосные камеры сердца: правый желудочек перекачивает бедную кислородом и богатую СО2 кровь в легкие, а левый – насыщенную кислородом кровь для снабжения клеток организма.

Во время пластинирования сердца синего кита в кровеносные сосуды ввели особый вид окрашенного силиконового полимера, и поэтому вены и артерии теперь можно было различить: вены – синие, артерии – красные. Разноцветное сердце было действительно очень красивым, и меня сразу же привлек вырез в форме иллюминатора, который проделал в правом желудочке специалист по пластинации Владимир Череминский. Окно позволяет зрителям заглянуть внутрь камеры сердца, где, помимо всего прочего, они могут увидеть странно выглядящую конструкцию из мышечных нитей толщиной 2,5 сантиметра, которые тянутся вдоль стенок желудочка. Эти нити известны врачам и анатомам под названием trabeculae carnae (лат. «мясистые гребни»), их более мелкие версии можно обнаружить у многих млекопитающих, в том числе у человека. Гребни увеличивают площадь поверхности стенок желудочков в сравнении с гладкой стенкой, упаковывая больше мышечных волокон в ограниченное пространство. Это важно, потому что дополнительные мышцы обеспечивают более сильные сокращения желудочков, выталкивающие кровь из сердца. Другие функции этой странно выглядящей поверхности камеры еще предстоит исследовать.



Правое и левое предсердия китового сердца тоже сокращаются, но их стенки тоньше, потому что работа предсердий – перекачивание крови в соседние желудочки, а не в тело – менее трудна. Между предсердиями и желудочками находятся атриовентрикулярные клапаны, название которых точно отражает их расположение. Через иллюминатор, проделанный Череминским, посетители музея видели правый атриовентрикулярный клапан синего кита диаметром с детский барабан. У людей диаметр соответствующего (правого атриовентрикулярного) клапана 2,5–3 сантиметра, площадь 7–9 квадратных сантиметров, и он более известен под названием трехстворчатый, или трикуспидальный[7], поскольку имеет три створки[8].

Атриовентрикулярные клапаны регулируют кровоток от предсердий к желудочкам, но не менее важная их работа – препятствовать тому, чтобы во время сокращения желудочков кровь меняла направление и возвращалась обратно в предсердия. Для этой функции жизненно важна – и хорошо видима в сердце синего кита – дюжина или около того жестких волокон под названием chordae tendineae[9]. Их просторечное именование – сердечные струны, поскольку они напоминают отрезки струны. Эти волокна в основном состоят из структурного белка – коллагена[10]. Одним концом сухожильные нити прочно прикреплены к дну желудочка, а другим к створке клапана, мешая ей «выворачиваться» в предсердие во время сокращения желудочка и эффективно герметизируя две камеры.

Чтобы представить себе это, вообразите собаку в ошейнике, привязанном к длинному поводку, другой конец которого воткнут в землю. Собака (представляющая створки клапана) может двигаться только до тех пор, пока поводок (chordae tendineae) не натянется, не позволяя пройти в открытые ворота. У людей термин «пролапс атриовентрикулярного клапана» означает состояния, когда одна или более его створок выпячиваются в предсердие (как растянувшийся от постоянного дерганья собачий поводок, который в конце концов пропускает пса за ворота). Поскольку этот пролапс разрушает изоляцию между предсердием и желудочком, во время сокращения часть желудочковой крови «срыгивается» обратно в предсердие, вместо того чтобы покинуть сердце, как должно быть в норме. Эти так называемые «прогибающиеся» клапаны могут появиться после инфаркта миокарда, инфекций наподобие бактериального эндокардита (который часто обнаруживают у людей, употребляющих наркотики внутривенно) или ревматизма – ныне редкого осложнения нелеченой стрептококковой ангины или скарлатины. Пролапс митрального клапана бывает и врожденным.

Проблемы с клапанами также могут быть следствием старения. По мере того как сердечные клапаны затвердевают и становятся менее эластичными, они теряют способность эффективно изолировать сердечные камеры. С каждым ударом сердца часть крови возвращается обратно в предсердие, из желудочка ее откачивается меньше, и поэтому ему приходится работать усерднее (увеличивая скорость или сильнее сокращаясь), чтобы компенсировать это. Дополнительные усилия могут вызвать повышенную нагрузку на сердце, что способно привести к серьезным проблемам. Они становятся особенно очевидными, если сердце достигает точки, в которой оно больше не может обеспечивать организм достаточным количеством богатой кислородом и питательными веществами крови.



После того как кровь проходит через атриовентрикулярные клапаны, заполняя правый и левый желудочки, она должна затем миновать полулунные клапаны, названные так из-за створок в форме полумесяца. Когда желудочки сокращаются, кровь устремляется через них в две большие артерии. С правой стороны находится легочный ствол, который посылает бедную кислородом кровь в легкие по ветвящимся от него легочным артериям. С левой стороны сокращение желудочков перекачивает насыщенную кислородом кровь в аорту, ветви которой распределяют кровь по всему телу. Хотя анатомия полулунных клапанов отличается от атриовентрикулярных – у первых нет сухожильных хорд, – легочные и аортальные полулунные клапаны также препятствуют обратному потоку крови, теперь из легочной артерии и аорты в желудочки.

У людей небольшие пороки клапанов часто не имеют симптомов и не требуют лечения. В более серьезных случаях пролапс клапана может вызвать нерегулярное сердцебиение (аритмию), головокружение, усталость и одышку, и для его устранения может потребоваться хирургическое вмешательство. До начала 2000-х годов ремонт или замена клапанов требовали сложной операции на открытом сердце. Однако сейчас транскатетерную замену клапанов нередко делают с помощью небольших разрезов, а то и вовсе без них. Это следствие значительных достижений в катетеризации сердца – процесса, история которого интересна не меньше, чем мог бы придумать любой писатель-фантаст. Но о нем позже.

Чтобы дать зрителям возможность посмотреть чуть глубже поверхности сердца синего кита, мастер-пластинатор Череминский удалил еще и часть висцерального листка перикарда. Это тонкий защитный слой сердца, лежащий поверх всех этих мышц, а также внутренний слой окружающего сердца мешка – перикарда, который смазывает и смягчает сердце. Чтобы представить себе связь между сердцем и перикардом, вообразите пакет на зип-застежке, в который налили немного воды. Вдавите кулак (сердце) в бок пакета так, чтобы он обернулся вокруг. Пакет с водой – это перикард, а его часть, прижатая к вашему кулаку, – висцеральный листок перикарда. Пространство внутри пакета – полость перикарда, частично заполненная поступающей в него перикардиальной жидкостью. Чтобы завершить метафору: самая дальняя от вашего кулака часть зип-пакета – это париетальный перикард, и он прикреплен к окружающим стенкам грудной полости. Это соединение закрепляет сердце на месте, одновременно защищая его от внешних сотрясений. Стоит отметить, что перикард не содержит сердце, а скорее обернут вокруг него.



Рассмотрев пластинированное сердце кита изнутри и снаружи, я оставил свою подругу Патрисию на складе, чтобы она сделала набросок экспоната, а сам отправился в Королевский музей Онтарио побеседовать с людьми, которые занимались его восстановлением и сохранением. Но кроме истории о том, как появился этот единственный в своем роде экземпляр, меня весьма интересовало, узнали ли Жаклин Миллер, Марк Энгстром и их коллеги что-то новое.

Я спросил Миллер о странной форме пластинированного сердца. Как правило, сердце млекопитающих имеет коническую форму, сходящуюся в одной точке вверху или внизу. Меня поразил тот факт, что у синих китов верхушка сердца расщеплена. Миллер объяснила, что эта раздвоенность характерна для полосатиковых (название семейства самых крупных усатых китов[11]). Еще одна уникальная особенность, рассказала она, заключается в том, что это конкретное сердце более плоское и широкое, чем у большинства млекопитающих.

«Типичное земное млекопитающее имеет спиральное сердце – сердце, в котором соединительная ткань и мышечные волокна ориентированы так, что закручиваются спиралью вокруг левого и правого желудочков, – добавил Энгстром. – Когда сердце сокращается, общее действие больше похоже на выжимание полотенца».

Но у полосатиковых волокна идут прямо от верхней части (основания) сердца к нижней, а не по спирали.

«Я думаю, что, когда синие киты глубоко погружаются[12], их сердце сжимается, – сказал Энгстром. – Оно продолжает биться, но сжимается из-за давления».

Поэтому – с чем пришлось столкнуться Миллер и ее команде в Роки-Харбор – после того, как сердце отделили от связок и извлекли из тела, оно сдулось, как выразилась Миллер, «словно огромный губчатый мешок», и в процессе консервации пришлось снова его наполнять.

Кроме перечня того нового, что исследователи из Королевского музея узнали о синих китах, Энгстром упомянул, сколько раз за карьеру его спрашивали о фактическом размере самого большого сердца в мире.

– Я уже устал от этого вопроса, – признался он. – И я в самом деле хотел бы иметь возможность сказать: «Вот такое здоровенное» – и потом просто указать на него.

Десятилетиями в популярной и научной литературе писали, что сердце синего кита должно быть размером с седан и весить не менее тонны. Миллер рассказала, что, готовясь к извлечению сердца, они с коллегами прочли, будто «вы сможете плыть вниз по одному из крупных сосудов, предположительно по каудальной полой вене, самому большому сосуду в сердце синего кита».

Когда я осматривал впечатляющую сосудистую сеть, прикрепленную к экспонату Королевского музея Онтарио, я отметил, что даже самый большой кровеносный сосуд не казался достаточно широким, чтобы сквозь него мог проплыть человек, хотя я полагаю, что выдра или мигрирующий лосось могли бы совершить путешествие с относительной легкостью.

Действительно, Миллер сказала, что после того, как сердце законсервировали, оно оказалось значительно меньше, чем, как считалось, должно быть. И это был вовсе не недорослый синий кит. Так почему же оно оказалось намного меньше, чем предполагалось?

Выяснилось, что сердца синих китов просто не так велики, как у большинства других млекопитающих. Хотя по человеческим меркам сердце синего кита довольно крупное, оно, судя по всему, составляет лишь около 0,3 % от общей массы тела животного. Для сравнения: было подсчитано, что относительный размер сердца как у мышей, так и у слонов составляет около 0,6 %.

Интересно, что некоторые из самых маленьких животных в мире имеют непропорционально большие сердца. Например, масковая бурозубка (Sorex cinereus) – одно из самых маленьких млекопитающих в мире, весящее около пяти граммов[13], но ее сердце составляет около 1,7 % от массы тела, что примерно в три раза больше, чем можно было бы ожидать у типичного наземного млекопитающего, и почти в шесть раз больше относительного размера сердца синего кита. Сердца птиц, как правило, относительно больше, чем у млекопитающих, из-за метаболических потребностей полета. У колибри, самая маленькая из которых может весить всего два грамма (меньше десятицентовой монеты), соотношение веса сердца к весу тела еще более экстремально: сердце достигает 2,4 % от веса тела. Условно говоря, это означает, что сердца колибри в восемь раз больше, чем у синих китов.

Считается, что причина обладания относительно большим сердцем связана с образом жизни маленьких и гиперактивных. Например, колибри могут махать крыльями со скоростью 80 раз в секунду, а землеройки – настолько неустанные охотники, что, как мне объяснили в те дни, когда я был аспирантом в Корнеллском университете и специализировался на изучении млекопитающих, они умрут от голода, если их не вытащить из ловушки в течение часа. Маниакальное поведение этих крошечных животных вызывает чрезвычайно высокую потребность клеток как в энергии, так и в кислороде. Эти метаболические потребности удовлетворяются в том числе за счет увеличения частоты сердечных сокращений, что увеличивает и скорость, с которой насыщенная кислородом и питательными веществами кровь перекачивается в организм. В результате значения частоты сердечных сокращений поистине поражают. Частота сердечных сокращений колибри может достигать 1260 ударов в минуту, а землеройки держат рекорд среди позвоночных на уровне 1320 ударов в минуту – примерно в семь раз больше максимальной частоты сердечных сокращений 35-летнего человека.

Хотя это сногсшибательные цифры, возможность увеличения частоты сердечных сокращений не беспредельна, и исследователи считают, что существует максимальная частота, с которой может биться сердце. Для землеройки один удар сердца длится 43 миллисекунды – это 43 тысячных секунды. В течение этой доли секунды сердце должно наполниться венозной кровью, сжаться, выпустить ее и расслабиться, готовясь к следующему циклу наполнения. Все это должно происходить именно настолько быстро – и если землеройки и не находятся на верхнем пределе сердечного ритма, то они чертовски близки к нему. То есть если физическая конструкция сердца ограничивает его чем-то вроде максимума в 1400 ударов в минуту, то единственный способ прокачать больше крови – это увеличить размер сердца4. Таким образом, бо́льшие камеры способны принимать и перекачивать относительно бо́льшее количество крови с каждым ударом[14]5. Это объясняет сравнительно огромный размер сердца таких существ, как землеройки и колибри. Но, как мы скоро увидим, увеличение размера сердца у сверхмалышей тоже имеет свои пределы.

Но, прежде чем оставить в покое сердца синих китов в частности и китов вообще, следует подчеркнуть, что нам еще предстоит узнать гораздо больше: как именно эти сердца сжимаются и как их владельцы выживают, когда это происходит? Другие ныряющие млекопитающие, например тюлени, снижают частоту сердечных сокращений и перекрывают приток крови к различным областям тела. Обладают ли синие киты такими же кислородосберегающими приспособлениями? Предварительное изучение показывает, что такое возможно: недавнее исследование биолога Джереми Голдбогена и его коллег из Стэнфордского университета продемонстрировало, что частота сердечных сокращений синего кита может снижаться до двух ударов в минуту[15] 6. Что касается анатомии, то остаются и другие серьезные вопросы, некоторые из них так же просты, как идентификация кровеносных сосудов в запутанном скоплении, прорастающем из ныне известного экспоната Королевского музея Онтарио. До тех пор пока не будут проведены дальнейшие исследования, большая часть физиологии сердца полосатиковых останется в области гипотез и предположений.

2
Размер имеет значение II

Мистер Микроб настолько уж мал, Что вряд ли кто-то его видал.

Хилэр Беллок

Для тех из вас, у кого тело меньше одного миллиметра в поперечнике: ничего существенного в этой книге о вас не сказано. Почему, спросите вы? Ответ заключается в том, что большая часть из уже описанного здесь и того, что последует далее, рассказывает о сердцах. По определению, сердце – это полый мышечный орган, который получает кровеносную жидкость из тела и ритмично откачивает ее обратно. В совокупности насос, жидкость и сосуды, по которым она движется, называются системой кровообращения… которой у вас нет. Благодаря вашему крошечному размеру питательные вещества и кислород могут распределяться по вашим клеткам (или клетке, если вы достаточно малы, чтобы иметь только одну), а отходы удаляться из них путем простого обмена с внешней средой, которая для большинства из вас, вероятно, состоит из воды.

Этот обмен называется «диффузия», жизненно важный процесс для всех живых существ, будь то микробы или синие киты. Обычно диффузия происходит, когда молекулы – например кислород, питательные вещества или отходы – находятся в различных концентрациях по разные стороны барьера. Представьте, что вы только что прибрались в комнате, запихнув все лишнее в шкаф и с силой закрыв дверь. Внутри шкафа концентрация барахла выше, чем снаружи, а дверь служит барьером. Если бы вы прорезали дыру в двери, все, что меньше ее, имело бы потенциал вырываться и вываливаться наружу, всегда перемещаясь из области более высокой концентрации (ваш шкаф) в область более низкой концентрации (ваша комната). Так что теперь, вместо того чтобы злиться всякий раз, когда вы открываете дверь шкафа и барахло вываливается, думайте о мини-лавине как о пожитках, следующих за градиентом концентрации.

Но что общего у шкафа и системы кровообращения? Как уже упоминалось ранее, ответ связан с одной из ее ключевых функций, которая состоит в доставке питательных веществ и кислорода извне к клеткам и тканям внутри тела. И наоборот, кровеносные системы помогают выводить потенциально вредные вещества, такие как токсины, клеточные отходы и углекислый газ, из организма, прежде чем те вызовут проблемы.

Организмы толщиной менее миллиметра обычно состоят из одной клетки. У этих микробов как хорошие вещи, поступающие внутрь, так и отходы, выходящие наружу, проникают через крошечные поры в клеточной мембране – барьере, который отделяет внутреннюю среду клетки от внешней. Эти промежутки эквивалентны дыре в нашей метафорической двери шкафа. Как и барахло из шкафа, вещество следует за его особым градиентом концентрации. Если снаружи микроба больше кислорода, чем внутри, то он диффундирует внутрь организма. Так же проникают внутрь питательные вещества, включая углеводы. А когда отходы внутри микроба накапливаются в большей концентрации, чем снаружи… Ну, вы поняли, что к чему[16]. Наконец, как и в примере со шкафом, некоторые вещества не могут проникнуть через клеточную мембрану. Поэтому она считается «полупроницаемой». Это свойство объясняет, почему клеточные структуры – органеллы (ядро и митохондрии, например) – остаются внутри клетки: в основном потому, что они не пролезают в поры[17].

Теперь я знаю, что кое-кто из вас думает – или думал бы, если бы у него была центральная нервная система. «Некоторые из нас гораздо толще миллиметра, но без того хлама внутри вроде системы кровообращения, о которой вы только что упомянули. Так объясните же это, мистер Наука».

Ну, ладно, но только быстро.

Действительно, некоторые из вас – плоские черви, например – могут образовывать цепи длиной до 2,5 метра. И да, все они прекрасно обходятся без кровеносной системы – слишком прекрасно, если кого-то интересует мое мнение. Но, как и другие живые существа, около 20 тысяч видов, принадлежащих к команде плоских червей, живут припеваючи, потому что они приспособились к специфическим требованиям окружающей среды (так называемое давление отбора). У некоторых плоских червей это привело к возникновению ворсинчатых тел или длинных нитевидных форм. Точно так же, как грецкий орех имеет бо́льшую площадь поверхности, чем гладкий шарик того же размера, плоский червь с ворсинчатым телом имеет бо́льшую площадь поверхности для обмена газом, питательными веществами и отходами, чем гладкий плоский червь того же размера и формы. Распространим эту концепцию на пример шкафа: у двери в виде гармошки площадь поверхности будет больше, чем у плоской, так что в ней получится прорезать больше отверстий.

Но успех плоских червей – это нечто большее, чем просто форма. Примечательно, что среди них нет высокоактивных спринтеров. Ни быстрых пловцов, ни летунов. Их жизнь становится куда полнее, едва они прикрепляют изображающий голову сколекс к внутренней оболочке чьей-то толстой кишки. Другие коротают время, лежа на дне ручья или, может быть, в тени какого-нибудь влажного листового мусора. Это ленивое существование, и в результате таким домоседам нужно меньше энергии и кислорода, чтобы прожить день.

Но, ребята, не поймите меня неправильно. Хотя у вас нет кровеносной и дыхательной систем и многие из вас ведут паразитический образ жизни, заражают 300 миллионов человек в год и испражняются изо рта, пожалуйста, знайте, что ничто из этого не должно заставить вас чувствовать неловкость[18]. Просто это книга не о вас – так что поговорим как-нибудь в другой раз, хорошо?

Ладно. Они ушли? Круто.

Теперь для тех из вас, кто немного толще в середине, чем наши крошечные друзья, и кто может жить где-то еще, кроме чьего-то кишечника или озерного ила. Вы должны знать, что во время вашего эволюционного пути от одноклеточных организмов до навозных жуков, пиявок и страховых агентов возникали реальные проблемы. Пожалуй, самая серьезная из них состоит в том, что диффузия плохо работает на больших расстояниях. На самом деле она не годится почти ни для чего толще миллиметра. Как следствие, сама по себе диффузия крайне неэффективна для перемещения жизненно важных веществ и отходов жизнедеятельности в существах с массивными трехмерными телами, состоящими из слоев толщиной в сотни и даже тысячи клеток.

Вы можете спросить, как же тогда организмы эволюционировали, чтобы стать такими большими?

Вопрос сложный.

Для начала я должен пояснить: из-за небольшого размера и мягкотелости чрезвычайно древних организмов, участвовавших в эволюционном процессе, ископаемая летопись тех времен довольно скудна. Тем не менее ученые считают, что первые многоклеточные формы жизни возникли где-то между 770 и 850 миллионами лет до нашей эры (до н. э.)7. К 600 миллионам лет до н. э. эволюционировала новая линия многоклеточных, которая могла похвастаться не только радиальной (то есть круглой) формой, но и одинаковыми правой и левой сторонами. А у их эмбрионов появился третий слой, добавившийся к ранее двуслойной планировке тела. Более древняя структура состояла из внешней эктодермы, которая развивалась в такие элементы, как кожа, нервная ткань, рот и анус, и более глубоко расположенной энтодермы, которой суждено было стать внутренней оболочкой пищеварительной и дыхательной систем. Недавно возникший третий слой, мезодерма, сформировался между первыми двумя и стал источником новых строительных блоков для более крупных и сложных организмов. В конечном счете он даст начало мышцам, соединительным тканям, таким как хрящи или жир, структурным элементам, таким как кости, и отнюдь не простому набору тканей, которые станут известны как сердце.

Следующий уровень организации после, собственно, клетки в многоклеточном организме – это ткань. Каждый тип ткани состоит из различных видов клеток и субстанции под названием «внеклеточный матрикс», находящейся снаружи этих клеток и между ними. Клетки и матрикс в ткани действуют сообща и слаженно, выполняя определенную функцию – или функции – например, поддерживают тело, преодолевая силу тяжести, или помогают жидкостям перетекать с места на место. Всего существует четыре типа тканей: соединительная (например, кровь, кости и хрящи), эпителиальная (которая покрывает поверхности тела и выстилает полые органы и кровеносные сосуды), нервная ткань (нейроны и их опорные клетки – глия) и мышечная. Существуют три подтипа мышечной ткани: гладкие мышцы (не контролируемые произвольно), скелетные мышцы (произвольно контролируемые) и сердечная мышца, которая, к счастью, тоже не контролируется произвольно, что освобождает нас от необходимости помнить о том, что сердце должно биться.

Следующий организационный уровень тела – это орган. Каждый из ваших органов выполняет как минимум одну определенную функцию, а часто намного больше. Каждый орган состоит по крайней мере из двух различных типов тканей, а некоторые более крупные органы, включая сердце, могут состоять из всех четырех типов. Хотя сердце, почки и печень проще воспринимать как органы, в эту категорию попадают и кровеносные сосуды, поскольку они состоят из эпителиальной, соединительной и мышечной тканей и выполняют функцию транспортировки и распределения крови.

На вершине этой иерархии организации тела находятся системы органов, такие как кровеносная или пищеварительная. Они состоят из множества органов, задействованных в какой-то общей функции или функциях. В случае нашей кровеносной системы органы – это сердце, артерии, капилляры и вены, участвующие в транспортировке крови по всему телу.

Как и другие органы, кровеносные сосуды состоят из слоев клеток. Мышечные клетки, чаще называемые мышечными волокнами или миоцитами, образуют внутренний слой, ограниченный с обеих сторон эпителиальной тканью. Когда мышечные волокна сокращаются, жидкость внутри сосуда сжимается и движется – представьте, что ваши пальцы сжимают центр вытянутого шара с водой. Ученые полагают, что именно так вода и в конечном счете кровь начали переноситься с места на место внутри организмов, которые с течением эволюционного времени становились все больше.

Как развивался этот процесс? По одной из гипотез, примерно 500 милионов лет назад некоторые клетки, получившиеся из свежевозникшей мезодермы какого-то неизвестного организма, развили способность уменьшать свою длину – то есть сокращаться. Чтобы это произошло, в какой-то момент сократительные белки внутри клетки должны были выстроиться рядом друг с другом. Получив источник энергии, эти белки (подобные актину и миозину, обнаруженным в мышцах человека, в том числе в сердечной мышце) начали скользить мимо друг друга в противоположных направлениях. Если миллионы молекул делали это одновременно, то клетки, в которых они собрались, сокращались вместе с окружающими структурами. Затем, когда сократительные белки скользили обратно в прежние положения, клетки расслаблялись и возвращались к своей изначальной, досократительной длине.



Однако 500 милионов лет назад первые сократительные клетки были намного проще, чем наши мышечные клетки – миоциты (или миофибриллы). Кроме того, они не могли впервые возникнуть в кровеносных сосудах, поскольку ни крови, ни сосудов, которые ее транспортируют, тогда не существоало – хотя, безусловно, существовала вода, и с ее помощью вещества могли перемещаться в организм и из него. Даже сейчас сократительные белки, которые находятся внутри нормальных клеток организма, образуют жизненно важную часть внутренней транспортной системы клетки. Ученые полагают, что у некоторых доисторических существ клетки, содержащие древние сократительные белки, могли собираться в трубки, образуя примитивные системы «кровообращения». Эти сократительные трубки позволили перемещать воду и вещества, содержащиеся в ней, – и, намного позже, кровь – с места на место внутри все более крупных организмов. С появлением таких новшеств, как система кровообращения с сократительным органом, новые «типы на районе» относительно быстро[19] разделялись на мириады форм, таких как сегментированные черви, моллюски и, через некоторое время, хордовые – подмножество которых, позвоночные, составляет подавляющее большинство читателей этой книги.

По пути эти существа, оснащенные подобными приспособлениями, превзошли многие организмы, у которых не было таких систем, и последние вымерли. Хотя и не все. Кораллы, медузы и гребневики отделились от остальных беспозвоночных до развития мезодермы, производящей мышцы. Хотя они не унаследовали мышечную ткань от своих предков, представители типа Cnidaria развили свои собственные эволюционные преимущества, такие как токсины и жалящие клетки, чтобы отгонять хищников. Благодаря этому они смогли жить припеваючи.

Системы кровообращения развивались не в вакууме – хоть и стали, безусловно, революционными. Кровеносные сосуды – это прекрасно, но важной причиной успеха организмов, обладающих системами кровообращения, было то, что они развили и другие системы органов, в частности дыхательную. Формируясь и функционируя в тандеме, эти две системы решили проблему перемещения большого количества газов в тело и из него – и в результате они позволили организмам, подобным хордовым, справиться с энергетическими затратами, связанными со все более сложными процессами и поведением.

Большинство дыхательных систем состоят в основном из аппаратов газообмена, таких как жабры или легкие. Их основная функция – облегчать поглощение кислорода, который необходим для жизнеобеспечения химических реакций, происходящих в организме. Эти реакции известны как метаболические процессы, а в совокупности они называются метаболизмом организма. Один из самых важных среди этих процессов – высвобождение полезной энергии из пищи, которую мы едим. По мере процесса пищеварения питательные вещества из еды расщепляются на более мелкие молекулы, такие как углеводы, жиры и белки. Благодаря процессу под названием клеточное дыхание, глюкоза из сахара (углевод) преобразуется в аденозинтрифосфат (АТФ), энергетическую валюту клетки. Мышечные волокна и другие клетки обладают способностью разрушать химические связи, удерживающие АТФ вместе, и эта энергия может потом использоваться как топливо для таких процессов, как восстановление, рост и сокращение мышц. Чрезвычайно важно, что химические реакции, участвующие в этом молекулярном распаде и высвобождении энергии, требуют кислорода. А обеспечивают его приток в организм как раз жабры и легкие.

Но это еще не все. Клеточное дыхание производит не только энергию, но и отходы: углекислый газ (СО2), токсичный для многих организмов. В результате приходится постоянно избавляться от СО2, пока он не накопился до вредных уровней. Таким образом, большинство систем кровообращения играют двойную роль, доставляя кислород от жабр или легких к клеткам тела и одновременно перенося отходы метаболизма в жабры или легкие, где они выводятся из организма. (Кстати, о птичках: хотя многие люди думают, что мы дышим быстрее во время тренировки из-за повышенной потребности в кислороде, именно необходимость устранить избыток углекислого газа заставляет нас сопеть и пыхтеть.)

По мере развития дыхательных систем усложнялись и системы кровообращения, обеспечивающие движение жидкости, называемой кровью[20], по всему телу. Самые ранние свидетельства существования этой двойной системы датируются примерно 520 миллионами лет назад – у членистоногих Fuxianhuia protensa[21], впервые обнаруженных в окаменелостях уезда Чэнцзян на юго-западе Китая8.

Проходящая через ряд сократительных сосудов: артерии, вены и в конечном счете капилляры – кровь тогда, как и сейчас, вероятно, была нужна для доставки питательных веществ и газов в каждую клетку организма и вывода отходов из нее. Не менее важно и то, что такое устройство позволяло доставлять и принимать все эти вещества на приличном расстоянии от внешней поверхности организма. В то время как диффузия по-прежнему остается незаменимой штукой, когда речь идет о перемещении этих продуктов в клетки тела и из них, питательные вещества, газы и отходы теперь путешествуют по кровеносным сосудам, чтобы пройти на выход, вместо того чтобы просачиваться туда и обратно, слой за слоем, во внешнюю среду и из нее.

Теперь перенеситесь на 500 миллионов лет вперед от Fuxianhuia protensa и представьте себе 500 миллионов крошечных мешковидных альвеол (примерно 0,2 миллиметра в диаметре) на кончиках бронхов, глубоко внутри ваших легких. Каждая альвеола окружена сетью капилляров, крошечных кровеносных сосудов диаметром примерно в одну десятую толщины человеческого волоса. Это микроскопические участки газообмена между дыхательной и кровеносной системами. И у альвеол, и у капилляров стенки чрезвычайно тонкие, в один клеточный слой, что обеспечивает быстрый обмен газами. Но, хотя каждая из них крошечная, взятые вместе альвеолы покрывают поверхность примерно в 100 квадратных метров, позволяя обрабатывать большое количество воздуха, которым мы дышим. Когда мы вдыхаем, кислород диффундирует из альвеол в альвеолярные капилляры, откуда он переносится все более крупными кровеносными сосудами к сердцу (на этот раз в левое предсердие) и, когда левый желудочек сокращается, уходит в тело. CO2 движется в противоположном направлении: из альвеолярных капилляров в альвеолы, во время выдоха отправляясь в окружающую среду.



Ладно, время примера. Готовы? Вдохните… потом выдохните.

Вот и все. Теперь прочтите абзац выше еще раз, потому что именно то, что в нем описано, и произошло во время этого упражнения.

Такое взаимодействие между кровеносной и дыхательной системами – лишь один из многих способов, которыми связаны системы органов, они функционируют вовсе не по отдельности, как, к сожалению, мы впервые это узнаем из отдельных глав в учебнике. Поскольку такое мышление вредно для реального понимания того, как работают биологические системы, я постоянно предупреждаю об этом своих студентов на курсе анатомии и физиологии человека. Я говорю им, что системы органов взаимодействуют: они сотрудничают, они зависят друг от друга – и по отдельности большей частью бесполезны.

К сожалению, иногда этот синергизм теряется. Сбой в одной системе вызывает цепную реакцию в других – подобное случается при таких болезнях, как эмфизема. Эмфизема – это дегенеративное и неизлечимое респираторное заболевание, характеризующееся систематическим разрушением альвеол в легких. В результате уменьшается их число и нарушается функция – служить крошечными посредниками между атмосферой, которой мы дышим, и системой кровообращения, перемещающей кислород и углекислый газ по всему телу.



Причины эмфиземы различны, это и редко встречающийся наследственный дефицит белка, защищающего легкие[22], и вдыхание производственной пыли и химических веществ, но основная причина – курение сигарет. В конечном итоге вместе с поражением дыхательной системы нарушается и ключевая функция системы кровообращения, поскольку кровь, возвращающаяся из пораженных эмфиземой легких, не в состоянии принести достаточное количество кислорода к тканям и органам тела, чтобы они могли нормально функционировать.


По мере того как организмы становились все более разнообразными и сложными, то же самое происходило и с их кровеносными системами. Одной из эволюционных фишек стал насос, который выводил насыщенную кислородом и питательными веществами циркуляторную жидкость в организм, а потом возвращал ее, бедную кислородом и питательными веществами, готовя к новому кругу. Конечно, насос, о котором идет речь, – это сердце.

Как мы сейчас увидим, сердце – не единая структура, общая для всего животного царства. Циркуляторные насосы развивались в разных группах животных по отдельности. Они часто выглядят и работают совсем по-разному, и поэтому некоторые из получившихся органов не заслужили достаточного количества галочек, чтобы подтвердить ярлык «сердце». Общее между ними – это функция, что связано с феноменом, известным как конвергентная эволюция.



Иногда организмы сходным образом приспосабливаются к одинаковой среде – примером могут служить обтекаемые (или веретенообразные) формы тела акул и дельфинов. Эти животные не близкие родственники: дельфины – млекопитающие, а акулы – рыбы. Смысл здесь в том, что адаптация не передавалась этим созданиям от одного общего предка, но, напротив, стала результатом эволюции дважды (а то и многократно – у тунцов примерно та же форма, что и у торпед). Объяснение этого феномена заключается в том, что веретенообразные тела идеально подходят для создания скорости, и потому это прекрасная форма для быстро движущихся хищников из очень разных ветвей эволюционного дерева.

Еще один пример конвергентной эволюции в животном мире – питание кровью. Такие разные животные, как пиявки, клопы и летучие мыши-кровососы, разделяют набор похожих вампирских адаптаций, которые включают скрытность, небольшие размеры, острые зубы и антикоагулянты в слюне[23].

Подобно веретенообразным телам у водных хищников или вампирской скрытности, кровеносные системы, по-видимому, сходным образом эволюционировали во многих различных группах беспозвоночных. Циркуляторные насосы и связанные с ними сосуды выполняют, по существу, одну и ту же работу, и из-за этого они проявляют сходство даже тогда, когда их владельцы – не близкие родственники. Множественное эволюционное происхождение может также объяснить, почему кровеносные системы беспозвоночных, которые мы будем рассматривать далее, демонстрируют такую высокую степень вариативности формы. Существуют одиночные сердца, множественные сердца, а иногда сердец вовсе не бывает; открытые либо замкнутые системы кровообращения, в различиях между которыми мы скоро разберемся.

Эволюционное происхождение объясняет и то, почему в системах органов позвоночных существует меньше вариаций. Большинство ученых считают, что все системы кровообращения позвоночных можно проследить до одного общего предка, вероятно, вида бесчелюстных рыб, живших около 500 миллионов лет назад[24]. В результате некоторые приспособительные механизмы древних позвоночных можно обнаружить у ныне живущих – хотя они и изменились в процессе эволюции. Эти изменения, такие как эволюция двухкамерных сердец у рыб и четырехкамерных сердец у млекопитающих, крокодилов и птиц, позволили этим существам соответствовать требованиям очень различных сред, в которых они обитают. Тем не менее основная схема кровеносной системы древних позвоночных – артерии, вены и сердце с камерами – сохраняется и сегодня. Но об этом позже.

3
Голубая кровь и плохие суши

Я другой. У меня другое телосложение, у меня другой мозг, другое сердце.

Чарли Шин

Если у вас белая кость и голубая кровь, не обольщайтесь – вы просто костлявый осьминог.

Автор неизвестен

Полосу выложенных веером гранитных камней и бетона на Монумент-Бич прорезал новый причал, появившийся примерно в 30 метрах от своего старого, но вполне исправного на вид двойника.

– А местные сопротивлялись постройке этой штуки?

Вопрос исходил от моего давнего друга, биолога, изучающего беспозвоночных, Лесли Несбитта Ситтлоу, и был адресован Дэну Гибсону, подтянутому 75-летнему нейробиологу из Океанографического института Вудс-Хоул, расположенного в соседнем городе Фалмут, штат Массачусетс. Я и Лесли встретились с Гибсоном минут за пять до того, примчавшись из Грейт-Бэй, штат Нью-Гэмпшир, еще одной прибрежной зоны, где мы раскатывали во время исследовательской экспедиции по Новой Англии.

В данный момент Гибсон что-то искал в песке.

– Я живу в паре миль отсюда, – ответил он. – И когда я услышал что-то о новом причале, его уже построили.

Вернувшись к своему занятию, Гибсон указал на небольшое углубление в песке в форме полумесяца. Пластиковым совочком он начал осторожно снимать тонкие слои песка, пока не достиг глубины около 12 сантиметров. Потом он улыбнулся нам и сунул руку в дыру. Поковырявшись немного указательным пальцем, ученый извлек скопление крошечных голубовато-серых шариков.

Яйца принадлежали Limulus polyphemus, одному из четырех сохранившихся видов мечехвостов. Эти купола с когтями на брюхе – привычное зрелище на побережье от полуострова Юкатан до штата Мэн поздней весной и ранним летом, когда они совершают ежегодное паломничество из более глубоких вод на прибрежные отмели. Самки следуют за приливами, и, притаившись, откладывают яйца в ямки, которые они выцарапывают в песке. Гибсон рассказал, что мечехвосты очень разборчивы в выборе мест, где они откладывают яйца, поскольку гнезда должны быть покрыты водой во время прилива, а во время отлива – высыхать и согреваться солнцем. Из вчерашних наблюдений в Грейт-Бэй мы узнали, что самцы мечехвостов на 20–30 % меньше самок и что они собираются в стаи, похожие на скопления жестких касок. Самцы теснят друг друга, пытаясь взобраться на самку и закрепить пару похожих на булавы отростков на ее панцире. Расположившись таким образом, самец получает наилучшую возможность поместить молочно-белую сперму на яйцеклетки размером с грецкий орех в нижней части тела самки. В конце концов во время одного из приливов она отложит от двух до пяти кладок, содержащих в общей сложности до четырех тысяч яиц, после чего все отправятся обратно в более глубокие воды, предположительно чтобы дождаться следующего любовного ажиотажа, вызванного приливом. Гибсон рассказал, что к концу сезона самка мечехвоста откладывает около 80 тысяч яиц.



Эти брачные стаи ежегодно привлекают толпы любопытных на пляжи по всему атлантическому побережью, но мы с Лесли оказались там, чтобы исследовать сердечно-сосудистую систему мечехвоста, особенно его сердце и уникальные свойства крови. И вместо того, чтобы наблюдать оргии мечехвостов, мы думали о главной угрозе выживанию этих древних существ, связанной с теми же аспектами их биологии, которые привлекли нас в прибрежный Массачусетс.

Продемонстрировав свою находку, Дэн Гибсон осторожно вернул кладку в яму. После этого, отпечатав в коре головного мозга изображение крошечных сфер, мы с Лесли взяли собственные совочки и получили инструкции, как искать другие гнезда. Осмотрев широкий бетонный пандус, уходивший на мелководье метров на тридцать или больше, мы быстро решили отправиться на поиски более песчаного места. Я обнаружил, что самый длинный участок Монумент-Бич примыкает к большой стоянке. Было около полудня, и сейчас на ней расположилось с дюжину машин, в которых сидели люди, заехавшие перекусить или покурить, любуясь на океан.

Чего мы с Лесли не увидели на пляже, так это гнезд мечехвостов – по крайней мере, их было не так уж много, и ни одного не оказалось там, где нам предложили искать: на пляже рядом со старым причалом.

Когда через несколько минут мы встретились с Гибсоном, он выглядел расстроенным. Он рассказал, что строители покрыли 45 метров основного места нереста камнями размером с софтбол и бетоном и мечехвостам стало намного труднее достичь некогда предпочтительного места гнездования.

– Край берега у старого причала был спокойным местом, куда мечехвосты могли подойти и отложить яйца, тогда как остальная часть этого пляжа сильнее открыта волнам. Мечехвосты, выбравшиеся с глубины, обычно плывут параллельно береговой линии, пока не обнаружат идеальное место, – сказал Гибсон. – Теперь единственный для них способ найти этот старый участок пляжа – приблизиться к нему вплотную. Но, раз мечехвосты движутся вдоль берега, они наткнутся на новый причал.

Мечехвосты известны своей жизнестойкостью. Их ископаемая летопись началась примерно за 200 миллионов лет до первого динозавра и длится уже 445 миллионов лет. Мечехвосты – единственные выжившие из некогда разнообразного таксона членистоногих, в который входят и трилобиты, возможно, самые известные из древних беспозвоночных. Вам пришлось бы нелегко, если вас попросили бы припомнить группу животных, которая просуществовала так же долго, как мечехвосты. Из-за этого их обычно и называют живыми ископаемыми.

Поэтому очень тревожно звучат пессимистичные прогнозы исследователей мечехвостов, таких как Гибсон. К сожалению, положить конец впечатляющему рекорду долголетия угрожает не только разрушение среды обитания, но и некоторые другие факторы, в том числе связанные с уникальной сердечно-сосудистой системой мечехвоста.

Яйца мечехвоста и миниатюрные личинки, которые появляются из них примерно через две недели после оплодотворения – важный источник пищи для рыб и перелетных птиц, таких как исчезающий исландский песочник (Calidris canutus), коренастый представитель семейства бекасовых. В результате подавляющее большинство яиц и личинок мечехвостов никогда не переживут те примерно 10 лет, которые нужны, чтобы они выросли в сексуально активных взрослых особей. На самом деле – так считает эксперт по мечехвостам Джон Танакреди – лишь (примерно) одна личинка из трех миллионов доживает до зрелого возраста.

Когда европейцы пришли в Новый Свет, они обнаружили, что коренные американцы используют мечехвостов в пищу, для удобрений, а также делают из них мотыги и наконечники рыболовных копий9. Поселенцы, образовавшие колонии на Восточном побережье, добывали мечехвостов в количествах, которые сегодня кажутся невероятными. Например, в 1856 году на участке пляжа в Нью-Джерси длиной два километра собрали более миллиона мечехвостов. Такая истощающая популяцию добыча продолжалась и в XX веке, когда рабочие укладывали мечехвостов, ожидающих транспортировки на заводы по производству удобрений, в стены высотой по грудь, которые тянулись по всему берегу.

Эта индустрия, сосредоточенная вдоль залива Делавэр и прибрежного Нью-Джерси, окончательно рухнула в 1960-х годах из-за сокращения популяции мечехвостов и растущей популярности альтернативных форм удобрений. К сожалению, массовый сбор мечехвостов на этом не закончился. Где-то около 1860 года американские ловцы угрей обнаружили, что нарезанные мечехвосты – отличная приманка для ловушек на этих рыб, особенно гигантских самок, полных икры. И в середине XX века добыча мечехвостов все еще была в разгаре, когда некоторые ловцы угрей переключились на альтернативный источник дохода – крупных хищных морских моллюсков[25], родственников известных нам улиток. Проблема заключалась в том, что эти моллюски тоже обожали рубленых мечехвостов, и поэтому их популяция снова оказались под угрозой, когда ловцы моллюсков начали искать приманку для своих снастей10.

Сегодня многие ловцы угрей и моллюсков по-прежнему считают мечехвостов приманкой и индустрия наживки продолжает сокращать их популяцию примерно на 700 тысяч особей в год. Но, в то время как американский промысел мечехвостов полностью регулируется (по крайней мере, теоретически), растут проблемы с браконьерами и неспособностью чиновников контролировать количество добытых животных11.

В Азии три оставшихся вида мечехвостов[26] находятся под еще более серьезной угрозой исчезновения, и причины этого простираются дальше желания заполучить угря на обед. В таких местах, как Таиланд и Малайзия, яйца мечехвоста считаются афродизиаком, и поэтому существуют рестораны, где их икра – основной пункт меню.

Но употребление этой икры – обычно отваренной или жаренной на гриле – создает несколько проблем. Во-первых, съев икру мечехвоста, люди иногда умирают. Эта смерть далеко не приятна и почти наверняка связана с важной особенностью нашей собственной кровеносной системы.

Тетродотоксин – смертельный нервно-паралитический агент – по меньшей мере на порядок (то есть в десять раз) более смертоносен, чем яд паука черная вдова. Хотя его дурная слава в основном пошла, возможно, от самого опасного экзотического блюда – рыбы фугу (плохо приготовленной), причиной нескольких вспышек отравления тетродотоксином стала икра мечехвоста. Тетродотоксин чрезвычайно опасен, потому что, всосавшись из кишечника, он накапливается в мышечной и нервной тканях. Хотя точный способ его проникновения в нервную систему до сих пор неизвестен, его летальность, по крайней мере частично, обусловлена способностью обходить защитную блокаду клеток, составляющих гематоэнцефалический барьер (ГЭБ)12.



ГЭБ частично регулируется клетками звездчатой формы – астроцитами. Астроциты – это один из нескольких видов глиальных клеток (или нейроглии), которые поддерживают, защищают и восстанавливают суперзвезды нервной системы – нейроны. Помимо других функций, астроциты окружают капилляры мозга. Как и в остальном организме, эти сосуды снабжают ткани кислородом и питательными веществами, унося с собой отходы жизнедеятельности и углекислый газ. Однако в мозге астроциты ограничивают это движение туда-сюда, пропуская в нервную ткань из крошечных сосудов лишь немногие вещества (например, кислород, глюкозу и спирт). Что касается того, как это работает: у астроцитов есть отростки, конечные периваскулярные ножки, они плотно окружают капилляры, создавая барьер, покрывающий их стенки. Обычно это хорошо, так как они предотвращают выход из кровеносной системы вредных веществ и бактерий, способных нанести ущерб нежным нервным тканям мозга.

К сожалению, гематоэнцефалический барьер мешает и полезным веществам, например антибиотикам, покинуть кровь и попасть в мозг, что объясняет, почему любая инфекция мозга может угрожать жизни.

«Существенное препятствие для лечения нейродегенеративных заболеваний в настоящее время – неспособность большинства лекарств преодолеть гематоэнцефалический барьер»13, – пишет Келли Макнэгни, профессор кафедры медицинской генетики Университета Британской Колумбии.

Кроме астроцитов существуют и другие элементы гемато-энцефалического барьера. Например, «плотные контакты» – «швы» между соседними клетками внутренней оболочки кровеносных сосудов. Если эти швы ослабнут, последствия могут быть разрушительными. Исследования показали вероятную связь между бактерией, ассоциированной с заболеванием пародонта, и развитием болезни Альцгеймера14. Некоторые ученые полагают, что Porphyromonas gingivalis обходит ГЭБ и вторгается в мозговую ткань, возможно проскальзывая через щели в плотных контактах или пробираясь автостопом внутри белых кровяных телец, роль которых требует, чтобы они выходили из кровеносной системы. Эксперименты на мышах показали, что, оказавшись внутри мозга, P. gingivalis выделяют токсичные вещества гингипаины, которые нарушают функционирование основных белков, повреждая нейроны и усугубляя проявления болезни Альцгеймера. Эта инфекция также вызывает накопление двух характерных белков, амилоида и тау-белка, которые исторически считались признаками заболевания, хотя сейчас растет подозрение, что эти липкие агрегаты, или бляшки, – на самом деле проявления защитных механизмов против P. gingivalis, а не причина болезни Альцгеймера сами по себе15. Это исследование потенциально может стать переломным, поскольку болезнь Альцгеймера – шестая среди ведущих причин смерти в США, она убивает больше людей, чем рак молочной железы и рак простаты вместе взятые[27].

Тетродотоксин – одно из веществ, способных проникнуть через гематоэнцефалический барьер, и люди, поедающие яйца мечехвоста, должны знать, что появление этого вещества в икре непредсказуемо. Считается, что мечехвосты заглатывают определенные бактерии, которые производят нейротоксин, потребляя загрязненных моллюсков или разложившуюся материю. Симптомы отравления тетродотоксином обычно начинаются с легкого онемения губ и языка – не уникальные ощущения при употреблении острой тайской пищи. Покалывание и онемение лица может стать для посетителей ресторана первым звоночком, показывающим, что что-то пошло ужасно не так. Настоящее веселье начинается быстро: головная боль, понос, боль в животе и рвота. По мере того как тетродотоксин распространяется по телу, становится трудно ходить, поскольку химическое вещество начинает блокировать нервные импульсы, вызывающие сокращения произвольных мышц конечностей. Тетродотоксин также может прерывать распространение электрических сигналов по миокарду, толстому слою сердечной мышцы. Как мы разберем позже, эта электрическая система, ответственная за координированное сокращение и расслабление сердца, – и есть само сердцебиение.

В конце концов примерно 7 % павших жертвой отравления тетродотоксином умирают, судя по историям болезни, в полном сознании и, скорее всего, прекрасно понимая, что съесть роллы «Калифорния» недельной давности или даже палочки для еды было бы лучшей идеей, чем съесть икру мечехвоста или рыбу фугу, ставшие их последней пищей[28] 16.

Но кроме перспективы стать едой или оказаться переработанными на удобрения или наживку мечехвосты сталкиваются еще с одной уникальной угрозой своему выживанию.


Американский мечехвост Limulus polyphemus и три его индотихоокеанских родственника, хоть и называются в английском языке крабами[29], на самом деле вовсе не крабы. Однако, как и настоящие крабы, они – членистоногие, представители чрезвычайно разнообразного типа животных, который включает насекомых, пауков и ракообразных с одной общей чертой – сочлененными экзоскелетами. И – что критически важно для мечехвоста – у них у всех открытая система кровообращения. Она значительно отличается от замкнутых систем кровообращения, обнаруженных у синих китов, людей и примерно 50 тысяч других видов млекопитающих, рыб, амфибий, рептилий и птиц. Как мы вскоре увидим, некоторые беспозвоночные, например дождевые черви, осьминоги и кальмары также имеют замкнутые системы кровообращения, хотя они сильно отличаются от тех, которые встречаются у существ, отягощенных позвоночником.

В замкнутых системах кровообращения кровь покидает сердце через крупные артерии, которые разветвляются на ряд все более мелких артерий и еще более мелких артериол. Артериолы проходят через органы и мышечную ткань и тоже разделяются на еще более мелкие сосуды, капилляры. Эти крошечные трубки составляют примерно 80 % общей длины кровеносной системы, и именно в плотных сетях под названием капиллярные русла происходит обмен веществ между кровью и телом. Как уже упоминалось ранее, кислород из легких или жабр и питательные вещества, поглощенные пищеварительной системой, проходят через тонкие стенки капилляров и попадают в окружающие ткани. Одновременно продукты обмена веществ, такие как углекислый газ и аммиак, диффундируют в кровь и переносятся обратно к сердцу сначала крошечными венулами, а затем все более крупными венами.

У жаберных позвоночных, таких как рыбы, некоторые саламандры и все личинки земноводных, лишенная кислорода кровь прокачивается через жабры, где углекислый газ диффундирует в окружающую воду, а новая порция кислорода – в кровь. Как вы, не-дышащие водой, возможно, заметили, где-то на пути от рыб к сухопутным видам произошла довольно серьезная модификация дыхательной системы, чтобы обеспечить обмен кислородом и углекислым газом с воздухом, а не с водой. Природа этой модификации? Легкие.

Об этой истории мы поговорим позже.



Однако, независимо от того, насыщается ли кровь кислородом в жабрах или в легких, у замкнутых систем кровообращения есть одна общая черта – кровь всегда ограничена замкнутой петлей. Не так обстоит дело с большинством беспозвоночных, включая мечехвоста. В их открытых системах кровообращения жидкость (называемая гемолимфой, а не кровью) тоже покидает сердце через артерии[30]. Но, вместо того чтобы течь в капилляры, гемолимфа выливается из сосудов в полости тела, называемые гемокоэлями, где она омывает органы, ткани и клетки, с которыми вступает в контакт. Там гемолимфа путем диффузии отдает питательные вещества, одновременно подбирая продукты распада. Многие открытые кровеносные системы еще и обмениваются кислородом и углекислым газом, хотя, как мы увидим в следующей главе, насекомые – существенное исключение из этого правила.

Хотя жабры навечно связаны в нашем сознании с рыбами, они стали органами дыхания многих беспозвоночных, в том числе мечехвостов. Это еще один пример конвергентной эволюции: хотя позвоночные и беспозвоночные эволюционировали отдельно, и те и другие используют диффузию, чтобы втянуть кислород в примерно одинаково расположенные жаберные мембраны, которые часто напоминают сложенные страницы книги. У членистоногих гемолимфа оттекает от жабр и головы и возвращается к сердцу с помощью системы кровообращения. А у мечехвостов к этому моменту гемолимфа претерпевает дополнительную трансформацию. Из молочно-белой она становится красивой небесно-голубой.

«Голубая кровь» мечехвостов и других беспозвоночных, таких как головоногие, моллюски, омары, скорпионы и тарантулы, приобрела свой цвет из-за присутствия белка на основе меди под названием гемоцианин. Переносимый в гемолимфе в растворенном виде, гемоцианин захватывает кислород всякий раз, когда вступает с ним в контакт. Когда медь окисляется, она становится синей – и так же, покидая жабры, синеет гемолимфа, подвергаясь той же химической реакции, которая придает покрытой медью поверхности статуи Свободы ее знаменитый сине-зеленый оттенок.

За исключением упомянутых выше голубокровных, практически у всех других существ с системой кровообращения кислород переносит молекула гемоглобина. В ней кислород связывается с атомом железа, а не с медью. И в отличие от гемоцианина, гемоглобин не плавает свободно в крови. Он переносится специализированным типом клеток – эритроцитами, которые проводят свой примерно четырехмесячный цикл жизни, собирая гемоглобин из тканей вокруг кровеносной системы[31]. Поскольку эритроциты содержат железо, а не медь, они не синеют, окисляясь. Они становятся красного цвета. Если эти клетки кажутся вам знакомыми, то это потому, что еще одно их название – красные кровяные клетки. И если изменение цвета, связанное с кислородом, что-то напоминает – это та же самая реакция окисления, которая происходит, когда железная ограда подвергается воздействию атмосферного кислорода и становится ржаво-красной.

Так почему же, спросите вы, у людей и других позвоночных нет голубой крови? Ответ, скорее всего, связан с размером тела и эффективностью переноса кислорода. Большие тела требуют больше кислорода, и гемоглобин лучше приспособлен для обеспечения им: каждая молекула гемоглобина может нести четыре молекулы кислорода, тогда как гемоцианин – только одну. Поэтому со временем организмы, чья кровь содержала гемоглобин, смогли эволюционировать в существа с более крупными телами, чем те, которые использовали гемоцианин.

Мы прерываем эту главу для важного объявления, касающегося гемоглобина. Гемоглобин гораздо сильнее притягивается к молекулам монооксида углерода (CO), чем к кислороду (O2) – и это серьезная проблема для людей. Из-за этого даже небольшие количества СО – бесцветного газа без запаха, который выделяют автомобильные двигатели, газовые приборы (например, обогреватели) и дровяные печи, особенно опасны. На самом деле потенциальное присутствие окиси углерода опасно настолько, что если у вас или у кого-то из ваших близких в доме или квартире еще нет детектора окиси углерода, то оторвитесь от чтения этой книги и купите его.

Я подожду…


Ладно, на чем я остановился?

В замкнутых системах кровообращения, подобных нашей, кровь, возвращаясь из тела, поступает непосредственно в сердце через крупные вены: верхнюю и нижнюю полые вены. Это происходит во время фазы сердечного цикла под названием «диастола», когда желудочки расслабляются после того, как сократились и вытеснили содержимое из сердца во время фазы, называемой систолой. Поскольку у мечехвостов открытая система кровообращения и нет вен, насыщенная кислородом кровь, покидающая жабры, должна поступать в сердце по-другому, сначала втекая в резервуар, окружающий его, – в перикардиальную полость[32].

Каким же образом кровь попадает в сердце мечехвоста после того, как заполнит перикардиальную полость? Прежде всего само сердце подвешено в полости перикарда с помощью ряда эластичных лент, называемых крыловидными связками. Они тянутся к сердцу и крепят внешние его стенки к внутренней части экзоскелета, или панциря, членистоногого. Когда сердце сокращается (во время систолы), крыловидные связки растягиваются, как резиновые ленты, накапливая энергию упругости. После того как сердце выбрасывает содержимое, оно расслабляется (диастола), и энергия упругости связок тянет стенки сердца назад, возвращая его к предсократительному объему.

Одновременно с увеличением объема в сердце открываются пары схожих с клапанами отверстий, называемых «остии» (ostium). Кровь, собравшаяся в перикардиальной полости, протекает сквозь остии, наполняя пустое сердце – двигаясь от более высокого давления перикардиальной полости к более низкому давлению только что опустошенного органа. Затем процесс наполнения и опорожнения перикарда и сердца повторяется.

Система, конечно, изящная, но, как объяснил Лесли и мне эксперт по мечехвостам, профессор зоологии Университета Нью-Гэмпшира Уин Уотсон, кровообращение мечехвостов поддерживается работой другой системы органов и в манере, которая выглядит довольно знакомой. Открытие это началось с наблюдения, что так называемые листоватые жабры мечехвостов колеблются туда-сюда в ритме, который синхронизирован с движением крови в перикардиальной полости.

Когда Уотсон описывал механику процесса, я вспомнил статью о скачущих лошадях, которую читал во время подготовки докторской диссертации в Корнелле в 1990-х годах. В том исследовании функциональные морфологи Деннис Брэмбл и Дэвид Кэрриер предположили, что во время галопа (аллюр, при котором все четыре ноги одновременно отрываются от земли) сопутствующее движение печени лошади вперед-назад в брюшной полости превращает этот массивный орган в «висцеральный поршень», который помогает процессу дыхания и, следовательно, эффективному обмену кислорода и углекислого газа17.

Брэмбл и Кэрриер предположили, что, когда громоздкая печень скользит назад (см. рис. А), она тянет за собой и куполообразную диафрагму, к которой прикреплена связкой. Поскольку диафрагма составляет заднюю стенку грудной полости (герметичной камеры, окружающей легкие и сердце), объем этого пространства при движении диафрагмы увеличивается. Физика говорит нам, что, когда пространство становится больше, давление воздуха внутри его уменьшается – в данных условиях это означает, что атмосферное давление воздуха снаружи лошади внезапно становится выше, чем давление внутри грудной полости. Воздух устремляется в рот и нос, чтобы выровнять давление, таким образом помогая наполнить легкие, когда лошадь вдыхает.



Звучит знакомо? Это соотношение объема и давления – именно то, что помогает опорожнить наше сердце от крови во время желудочковой систолы, когда сокращение желудочков увеличивает давление, вытесняя кровь из сердца. Во время желудочковой диастолы происходит прямо противоположное. Когда желудочки расслабляются, давление внутри их падает, объем увеличивается, и камеры наполняются кровью, поступающей из предсердий.



Держа это в уме, легко понять, как работает висцеральный насос во время выдоха. Брэмбл и Кэрриер объяснили, что, когда передние конечности лошади выбрасываются вперед (см. рис. А и Б), печень движется в том же направлении, ударяясь о диафрагму и заставляя ее также смещаться вперед. Это уменьшает объем грудной полости и, как вы поняли, увеличивает давление внутри ее. Давление сжимает легкие лошади, как рука выжимает воду из губки. Но вместо воды сжатые легкие выдавливают в атмосферу насыщенный СО2 воздух[33].

Так в чем же смысл этого приспособительного механизма? Как мы уже поняли, мышечное сокращение требует энергии. Согласно Брэмблу и Кэрриеру, ключевое преимущество висцерального поршня заключается в том, что во время скачки вдох и выдох происходят с меньшими затратами энергии для лошади.

Точно так же кровь мечехвоста возвращается к сердцу благодаря листоватым жабрам, которые уже заняты тем, что обмениваются кислородом и углекислым газом с водной средой. Подобно возвратно-поступательным движениям лошадиной печени, возвратно-поступательные движения жабр мечехвоста направляют кровь к перикарду, тем самым уменьшая энергию, необходимую для ее перемещения.

Открытые системы кровообращения долгое время считались относительно простыми и поэтому в какой-то мере неэффективными. Но, как мы только что видели на примере довольно сложной работы кровеносной системы мечехвоста, это не так. На самом деле подобное мнение – всего лишь еще одно неудачное предубеждение, неспособность увидеть красоту почти в любом организме, который не носит джинсы и сотовый телефон[34].

Еще одна сложная и уникальная особенность кровеносной системы мечехвоста связана с иммунитетом. У беспозвоночных нет эквивалента приобретенного иммунитета млекопитающих: той части иммунной системы, в которой специализированные клетки, лимфоциты, и частицы белка, антитела, распознают чужеродных захватчиков, наподобие бактерий, грибов и других патогенов, и борются с ними. Этот иммунный ответ выключается (или «подавляется»), как только захватчики исчезают, но остаются клетки памяти, которые могут быстро запустить иммунный ответ, если снова столкнутся с тем же патогеном. Вот почему, к примеру, вы не заразитесь дважды одним и тем же штаммом гриппа – ваш уже запущенный иммунный ответ уничтожает патоген, и вы не заболеваете снова. Хотя иммунные системы беспозвоночных различны, ученые теперь понимают: по-своему они весьма впечатляющи. Например, мечехвосты развили собственную версию иммунных клеток. И хотя эти клетки не похожи ни на что, виденное у людей, они, несомненно, спасли тысячи человеческих жизней.

Впервые атлантический мечехвост приобрел медицинскую значимость в 1956 году. Именно тогда патобиолог Океанографического института Вудс-Хоул Фред Бэнг обнаружил, что определенные виды бактерий заставляют кровь мечехвостов сворачиваться в тягучие массы. Он и его коллеги предположили, что это древняя форма иммунной защиты18. В конце концов, они выявили, что за образование сгустка отвечает тип клеток крови под названием «амебоциты»[35] 19. Как следует из названия, они напоминают амеб, каплевидных одноклеточных простейших, которые сделали столь популярными ложноножки и столь непопулярной дизентерию.

Бэнг и последующие исследователи предположили, что способность амебоцитов к свертыванию крови развилась в ответ на богатую бактериями и патогенами жижу, в которой мечехвосты ползают почти всю жизнь. Их армия кровеносных амебоцитов может отгородиться от чужеродных захватчиков, изолируя тех в тюрьмах из желатиновой слизи, прежде чем они смогут распространить инфекцию.

В результате мечехвосты не только устойчивы к болезням, но и обладают впечатляющей способностью выживать при экстремальных физических повреждениях. Самые смертоносные раны быстро закупориваются сгустками амебоцитов, что позволяет раненым экземплярам вести себя так, как будто не они только что потеряли кусок оболочки размером с кулак от винта лодочного мотора. Эта уникальная система защиты и восстановления, возможно, хотя бы отчасти ответственна за то, что мечехвосты просуществовали почти 500 миллионов лет, пережив в общей сложности пять глобальных массовых вымираний.

Теперь мы знаем, что амебоциты делают свое дело, обнаруживая потенциально смертельные химические вещества, эндотоксины. Они ассоциированы с грамотрицательными бактериями, классом микробов, который включает такие патогены, как Escherichia coli (пищевое отравление), Salmonella (брюшной тиф и пищевое отравление), Neisseria (менингит и гонорея), Haemophilus infl uenzae (сепсис и менингит), Bordetella pertussis (коклюш) и Vibrio cholerae (холера)[36].

Как ни странно, эндотоксины сами по себе не ответственны за мириады заболеваний, связанных с этими бактериями. Это и не защитные приспособления (которые создаются, например, для борьбы с собственными врагами бактерий). На самом деле эти крупные молекулы формируют значительную часть мембраны бактериальной клетки, помогая создать структурную границу между клеткой и внешней средой. Эндотоксины также известны под названием липополисахариды, поскольку они состоят из соединения жира и углевода. Эти молекулы становятся проблемой для других организмов только после того, как бактерии оказываются убиты и расчленены – или лизированы, – что происходит, когда к борьбе с грамотрицательной бактериальной инфекцией подключается иммунная система (или антибиотик). В этот момент содержимое бактериальной клетки выливается наружу, и липополисахаридные компоненты мембраны высвобождаются в окружающую среду.

К несчастью, хотя болезнетворные бактерии уже побеждены, проблемы для хозяина не заканчиваются. Эндотоксины, присутствующие в крови, могут быстро вызвать лихорадку, одну из защитных реакций организма на инородное вторжение. Вещества, ее провоцирующие, называются пирогенами, и они могут привести к серьезным проблемам (например, к повреждению мозга), если слишком долго повышают температуру тела. Дальнейшие осложнения могут возникнуть и из-за опасно мощного иммунного ответа организма на эндотоксин – состояние, с которым медицинские работники были вынуждены иметь дело во время пандемии коронавируса. В худших случаях воздействие эндотоксинов может привести к состоянию под названием эндотоксический шок, каскаду опасных для жизни симптомов, которые варьируются от повреждения слизистой оболочки сердца и кровеносных сосудов до опасно низкого кровяного давления.

После поездки, во время которой мы искали на пляже яйца мечехвостов, мы с Лесли сопровождали Дэна Гибсона в лабораторию Вудс-Хоула, где он поместил на предметное стекло микроскопа немного свежей крови мечехвостов. Вскоре мы разглядывали живые амебоциты.

– Они все заполнены гранулами, – сказал я, заметив похожие на песок частицы внутри клеток.

– Это крошечные пачки белка коагулогена, – сказал Гибсон. Как следует из их названия, коагулогены вызывают коагуляцию, или свертывание крови. – Если амебоциты сталкиваются даже с малейшим количеством эндотоксина, они высвобождают гранулы коагулогена, который быстро превращается в желеобразный сгусток.

Поскольку эндотоксины могут вызывать у человека такую опасную реакцию, в 1940-х годах фармацевтическая промышленность начала тестировать свою продукцию на наличие этих веществ, которые могут случайно образовываться и в процессе производства лекарств. Одним из первых разработанных методов был контроль пирогенности на кроликах, который стал промышленным стандартом. Это действо смахивало на работу из серии «найди и запряги крайнего». У лабораторных кроликов, на которых проводится тестирование, замерялись исходные ректальные температуры. Затем лаборанты вводили им порцию испытуемого препарата, как правило, через легкодоступную ушную вену. Далее в течение трех часов каждые 30 минут регистрировали ректальную температуру кролика. Если она поднималась (развивалась лихорадка), это сигнализировало о потенциальном присутствии эндотоксина в конкретной партии.

Обнаружив, что кровь мечехвостов свертывается в присутствии эндотоксинов, в конце 1960-х годов коллега Фреда Бэнга, гематолог Джек Левин, разработал химический тест, который пришел на смену трудоемкому и не всегда точному для человека тестированию пирогенности на кроликах20. По сути, Левин и его коллеги разрезали амебоциты мечехвоста и собрали формирующий сгустки компонент, вещество, которое они назвали лизатом амебоцитов Limulus (LAL). Оказалось, LAL можно использовать не только для выявления эндотоксинов в партиях лекарственных препаратов и вакцин, но и для тестирования инструментов, например шприцев и катетеров, и других медицинских устройств, на которых стерилизация убивает бактерии, но может случайно образовать эндотоксины, попадающие в организм пациента, получившего медицинскую помощь.

Кроличье сообщество, по-видимому, восприняло это открытие с глубоким облегчением, но мечехвосты и их поклонники встретили его куда менее восторженно, особенно когда другой исследователь из Вудс-Хоула вскоре основал биомедицинскую компанию, которая начала извлекать кровь мечехвостов в промышленных масштабах. Вскоре на атлантическом побережье появились еще три такие компании, превратившие производство LAL в многомиллионную индустрию. В результате в наши дни ежегодно из воды вытаскивают почти 500 тысяч мечехвостов21, многих – в период нереста. Большинство животных везут в промышленные лаборатории не в танках с холодной соленой водой, а в открытых кузовах грузовых пикапов. Прибывших встречают рабочие в масках и халатах, которые протирают мечехвостов дезинфектантами, перегибают пополам их панцири (положение абдоминального сгибания) и привязывают к длинным металлическим столам наподобие конвейера. Потом непосредственно в сердца мечехвостов вводят большие шприцы. В стеклянные сосуды капает синяя кровь консистенции молока. В подобной манере, которая заставила бы позавидовать графа Дракулу, сбор продолжается, пока кровь не перестает течь – обычно после того, как удаляется 30 % от ее объема[37].

Теоретически мечехвосты должны пережить это испытание, и, согласно закону, отдав кровь, они должны вернуться примерно в тот же район, откуда их забрали. Но, по словам нейробиолога Криса Шабо из Государственного университета Плимута, 20–30 % мечехвостов погибают от потери крови в следующие 72 часа после ее забора.

«Не последнюю роль в этом играет то, что дышащих жабрами мечехвостов все это время держат вне воды», – сказал Шабо мне и Лесли. Мы навещали ученого и его коллегу, зоолога Уина Уотсона, в водной лаборатории Джексона Университета Н ью-Гэмпшира.

Возможно, немаловажен и тот факт, добавил Шабо, что никто не знает, страдают ли обескровленные экземпляры, возвращенные в воду, от каких-то краткосрочных или долгосрочных последствий – и выживают ли они вообще. Формально популяция мечехвостов с 1998 года находится под контролем Комиссии по морскому рыболовству в Атлантических штатах (ASMFC), но из-за различных политических вмешательств она не может получить достоверные данные о смертности среди мечехвостов, добываемых для нужд биомедицинских компаний22. Зная об этом, Шабо и его исследовательская группа пытались оценить влияние добычи крови на состояние мечехвостов после возвращения в воду. Для этого вместе со студентами он собрал несколько экземпляров и имитировал на них условия, в которых находятся мечехвосты, столкнувшиеся с биомедицинской индустрией.

Шабо и его студенты обнаружили у подопытных образцов вялость и дезориентацию, что, по их предположениям, отчасти было связано с невозможностью для организма мечехвоста получить после кровопотери необходимое количество кислорода. «Требуются недели, чтобы восполнить потерянные амебоциты и гемоцианин», – говорит исследователь.

Еще Шабо утверждает, что, поскольку большое количество амебоцитов, защищающих мечехвостов, осталось где-то в пробирках, перспективы восстановиться после ранения, вернувшись в среду, загрязненную грамотрицательными бактериями, для мечехвостов, оказавшихся дома после сбора крови, довольно мрачные.

Уотсон подтвердил: три дня, проведенные вне воды при высокой температуре в сочетании с серьезной кровопотерей могут стать смертельными для мечехвоста. Более того, добавил он, поскольку их обычно собирают во время брачного сезона и зачастую до того, как произойдет оплодотворение, любой уровень смертности потенциально влияет на количество особей в будущих поколениях – особенно учитывая, что сборщики предпочитают более крупных самок. И поскольку мечехвосты достигают половой зрелости довольно медленно, масштаб назревающих проблем может не быть очевидным для ученых или кого бы то ни было еще в течение десятилетий. По данным ASMFC, в регионах Нью-Йорка и Новой Англии уже отмечают снижение численности мечехвостов23.

Уотсон и Шабо предложили некоторые довольно простые шаги для снижения смертности, чтобы тем самым поддержать популяцию мечехвостов, не нанося ущерба производству LAL. Прежде всего следовало бы отложить сбор мечехвостов до окончания брачного сезона. Второе предложение состояло в том, чтобы перевозить образцы в биотехнологические лаборатории и обратно в резервуарах с холодной водой, а не складывать их сухими и горячими на лодочные палубы и в кузова грузовиков. Это, как объяснили специалисты, не только предотвратит тепловой стресс, но и защитит тонкие «листы» жабр мечехвостов от пересыхания.

Из разговоров с Уотсоном и Шабо мне стало ясно, что они полностью осознают важность LAL для медицины и пациентов, чьи жизни он спасает. Эти исследователи просто пытаются повысить шансы для вида, который справлялся с угрозами своему существованию задолго до того, как появились люди и добавили в список проблем загрязнение, разрушение среды обитания и варварскую добычу.

Хотя шаги, предложенные Уотсоном и Шабо, могут намного уменьшить смертность мечехвостов, есть еще один фактор риска, связанный с добычей этих существ. Дело в том, что каждый удар сердца мечехвоста вызывает и контролирует небольшая группа нейронов – она называется «ганглий», – расположенная прямо над сердцем. Задача ганглия состоит в том, чтобы каждый отдел сердца под действием мельчайших электрических импульсов сокращался в правильном порядке.

Такой нейрогенный тип сердца был обнаружен у ракообразных, например креветок, а также у кольчатых червей (например, дождевых и пиявок). Такие сердца серьезно отличаются от сердец миогенного типа, которые сокращаются без стимуляции от внешних структур – ганглиев или нервов, – встречающихся у людей и других позвоночных. У сердец миогенного типа стимул, побуждающий к сокращению, возникает в небольшом специализированном участке мышечной ткани, называемом водителем сердечного ритма.

Отсутствие этих водителей ритма в сердцах нейрогенного типа отчасти объясняет, почему на рисунках ацтеков жрец никогда не держит в руках сердце только что принесенного в жертву омара или мечехвоста. Дело в том, что нейрогенные сердца перестают биться, едва их отделяют от контролирующих ганглиев.

Человеческие сердца благодаря водителю ритма обладают способностью генерировать непрерывную последовательность электрических сигналов. Эти сигналы зарождаются в области правого предсердия, называемой «синоатриальный узел»[38], и проходят сквозь сердце по весьма конкретным маршрутам – проводящим путям. Подобно ряби на воде от упавшего камня, сигналы перемещаются от правого предсердия к левому по расположенному вверху основанию сердца. Когда сигнал к сокращению начинает двигаться вниз, к желудочку, другой пучок клеток – водителей ритма сердца, атриовентрикулярный узел, замедляет сигнал, и небольшое расхождение во времени позволяет желудочкам наполниться кровью. Электрический сигнал от атриовентрикулярного узла продолжает двигаться вниз к острой верхушке сердца. При этом он стимулирует своевременное сокращение мышц, образующих желудочки.

Но хотя наше миогенное сердце само заставляет себя биться, пара нервов все же регулирует скорость и силу сокращений. Это блуждающий нерв, замедляющий сердцебиение, и симпатические нервы, которые… ну, вы поняли. Они функционируют как часть вегетативной нервной системы, которая выполняет множество обязанностей без вашего согласия или добровольного участия.

У вегетативной нервной системы два отдела. Первый – симпатическая нервная система – готовит вас к противодействию настоящим или воображаемым угрозам, вызывая множество реакций, в том числе учащение сердечного ритма и повышение артериального давления. Совокупность этих реакций часто называют «сражайся или беги». Когда симпатическая нервная система ускоряет сердечный ритм, она еще и усиливает приток крови к вашему мозгу и мышцам ног. Это происходит, когда сосуды, кровоснабжающие эту область, получают сигнал к вазодилатации (расширению внутреннего диаметра). Одновременно кровь оттекает от пищеварительного тракта и почек благодаря вазоконстрикции – сужению мельчайших кровеносных сосудов, которые в норме питают их[39]. Смысл в том, что переваривание завтрака и производство мочи становятся немного неважными, когда вы внезапно оказываетесь лицом к лицу с медведем гризли или перспективой выступления перед аудиторией[40]. Вместо этого дополнительная кровь направляется в широко раскрытые капилляры мышц ног, готовя вас к спринту. Увеличивается и приток крови к мозгу – вероятно, чтобы помочь вам сообразить, что делать, если бегство не поможет.



Второй отдел вегетативной нервной системы – парасимпатическая нервная система, которая берет на себя управление в нормальном состоянии (то есть когда рядом нет медведей гризли и публики). Этот отдел отвечает за реакцию «отдых и покой». Он замедляет сердцебиение, направляет кровоток к органам, которыми пренебрегали во время реакции «сражайся или беги», – таким как органы пищеварения или мочевыделения.

Интересно, что, если нервы вегетативной системы, контролирующие сердце, оказываются повреждены или их импульсы заблокированы (внимание поклонникам фугу), сердце не перестает биться (что могло бы быстро стать фатальным). Вместо этого синусовый узел берет на себя регуляцию сердечного ритма, устанавливая частоту сердечных сокращений около 104 ударов в минуту24.

Проблема мечехвоста, столкнувшегося с иглой Дракулы, заключается в том, что его сердце не обладает такой способностью биться самостоятельно. Его сокращения управляются исключительно расположенным над ним ганглием.

Уотсон объяснил, что ганглий активирует двигательные нейроны, которые связываются с сердечной мышцей, высвобождая нейромедиатор глутамат. Этот химический мессенджер[41] подходит, словно ключ, к особым «замкам» на поверхности сердца, реагирующим на нейромедиатор. Эти замки называются рецепторами, и результат взаимодействия замка и ключа заставляет мышечные клетки сокращаться[42].

– Проблема в том, – говорит Уотсон, – что, если вы воткнете иглу в мечехвоста, чтобы собрать его кровь, и попадете по ошибке в сердечный ганглий, вы, скорее всего, убьете животное.

– То есть, – уточнил я, – работники, которые берут образцы крови в этих биомедицинских учреждениях, должны учитывать местоположение сердечного ганглия, когда вводят иглы, верно?

Уотсон покачал головой:

– Билл, я сомневаюсь, что кто-то из них вообще знает об этом.


Пытаясь быть насколько возможно беспристрастным, я связался с несколькими основными биомедицинскими лабораториями, которые добывают кровь мечехвоста. Представившись и перечислив свои регалии в электронном письме, я объяснил, что полностью сознаю важную роль LAL в биомедицинской промышленности и что я заинтересован представить обе стороны – как защитников природы, так и медицинской отрасли. Первым ответом была оглушительная тишина.

В конце концов мой бывший студент сумел через «знакомых знакомых» связать меня напрямую с сотрудником биомедицинского центра. Я отправил еще один запрос, убедившись, что упомянул имя моего студента. Вскоре после этого я получил очень вежливое письмо, выражающее сожаление, что правила компании не допускают проводить интервью с работниками на местах и что по соображениям конфиденциальности никто не допускается в помещения, где добывают кровь мечехвостов. Автор письма вполне недвусмысленно заверил меня, что мечехвосты поживают совершенно прекрасно – настолько, что я ждал, когда кто-нибудь из них, возможно, пришлет мне собственную сопроводительную заметку по этому вопросу, призывающую не беспокоиться, потому что все было круто.

Еще мне удалось выкопать заявление, подготовленное другой компанией с целью устранить «вводящие в заблуждение предположения» о том, что: а) американская популяция мечехвостов находится в опасности; б) производство LAL – основная причина гибели мечехвостов. Вопреки ряду рецензируемых научных работ компания делала вывод, что популяция Limulus не только стабильна, но на самом деле увеличивается. Это утверждение, вероятно, основано на данных из залива Делавэр, где усилия по сохранению действительно привели к увеличению численности мечехвостов. Но компания, судя по всему, игнорирует сообщения о том, что численность популяции в других местах атлантического побережья сокращается. Также в заявлении отмечалось, что биомедицинская промышленность лишь незначительно влияет на смертность среди мечехвостов, а прилагаемая гистограмма указывала пальцем в настоящих виновников – добычу моллюсков и угрей. Нет никаких доказательств, подтверждающих, что именно эти отрасли промышленности остаются серьезной проблемой для мечехвостов, хотя то, что из них пытаются сделать основную причину проблем, вызывает серьезное беспокойство.

Однако есть некоторые многообещающие разработки, как я узнал от биолога Джона Танакреди, директора Центра экологических исследований и мониторинга океанического побережья в колледже Моллой. Танакреди и его команда содержат единственную в США гнездовую колонию для разведения мечехвостов, созданную на месте старого инкубатора на южном берегу Лонг-Айленда. В дополнение к этим мелкомасштабным, но популярным на местном уровне усилиям он и его коллеги упорно работают над защитой Limulus polyphemus, объявив его объектом Всемирного наследия Организации Объединенных Наций. Но даже если их усилия и увенчаются успехом (а вероятность этого довольно невелика) Танакреди считает, что вымирание местной популяции мечехвостов, а то и худший исход неминуем, если: а) не прекратится их добыча для использования в качестве приманки или для нужд биомедицинской промышленности; б) их по-прежнему будут употреблять в качестве «экзотической пищи»; в) из-за строительства или загрязнения будут разрушаться жизненно важные места обитания мечехвостов, особенно места размножения.

Однако, возможно, лучший ответ на проблему мечехвостов появился благодаря работе сингапурского биолога Джик Лин Дин в 1980-х25. Дин попыталась перенести ген мечехвоста, отвечающий за мощную реакцию LAL на эндотоксин, в ДНК микроорганизма. Подобная технология рекомбинантной ДНК уже позволила фармацевтическим компаниям производить человеческий инсулин в больших чанах с дрожжами. В конце концов Дин и ее исследовательская группа смогли идентифицировать ген, регулирующий выработку «фактора С», вещества в крови мечехвостов, ответственного за образование сгустков. С помощью вирусов ученые ввели фактор С в культуру клеток кишечника насекомых (популярный тип клеток для подобного рода задач), которые превратились в крошечные фабрики, производящие сгусткообразующий реагент для LAL. Патент Дин на набор для тестирования с рекомбинантным фактором С был одобрен в 2003 году, но фармацевтическая промышленность не проявила особого интереса. В то время подобный набор производила только одна компания, и она ожидала одобрения FDA. Из-за этого биомедицинская промышленность явно сопротивлялась уходу от продукта, который успешно применялся в течение десятилетий – LAL на основе крови мечехвостов.

Однако недавно рекомбинантный фактор С начала производить вторая компания. Хотя большинство биомедицинских компаний, выпускающих LAL, еще не приняли новые тестовые наборы, одна из них начала предлагать кроме наборов, произведенных из мечехвостов, и рекомбинантные. И – отличная новость для любителей мечехвостов со всего мира – фармацевтический гигант Eli Lilly начал использовать рекомбинантный фактор С для тестирования качества своих новых препаратов. Можно только надеяться, что это лишь начало полноценного перехода к неразрушительным технологиям выявления эндотоксинов и когда-нибудь в скором времени идея протыкать мечехвостов и сливать их кровь пойдет по пути контроля пирогенности на кроликах[43].

4
Насекомые, гидронасосы, жирафы и Мотра

По мере увеличения размеров насекомого потребность в кислороде будет возрастать пропорционально его длине в кубе, а возможность снабжения им – пропорционально лишь квадрату длины… В результате всего этого Мотре придется добавить много трахеальных трубок, чтобы поддерживать достаточный запас кислорода.

Майкл С. ЛаБарбера, «Биология монстров из фильмов категории “В”»

Узнав о коллегиальных взаимоотношениях между кровеносной и дыхательной системами, испытываешь некоторое потрясение, обнаружив, что у многих беспозвоночных, особенно у подавляющего большинства насекомых, кровеносная система не переносит кислород или углекислый газ. Вместо этого богатый кислородом воздух поступает в организм через крошечные отверстия, называемые дыхальцами, или стигмами, а затем проходит через ряд все меньших и меньших трубок (трахея и трахеолы), пока в конечном итоге не достигнет тканей тела. Выходя, воздух совершает обратный путь, на этот раз лишившись большей части кислорода и набрав СО2; и то и другое происходит в процессе диффузии.

Строение трахеальной системы объясняет, почему многие виды насекомых способны вести активный (а иногда и гиперактивный) образ жизни без связей между кровеносной и дыхательной системами, наблюдаемой у других групп животных26. Интересно, что такая связь, возможно, когда-то существовала и у насекомых: в гемолимфе некоторых из них, например веснянок, содержится пигмент гемоцианин, переносящий кислород. Это говорит о том, что некоторые древние (или базальные[44]) насекомые, возможно, сохранили полученный от предков механизм газообмена с помощью крови, который позже был утерян в ходе эволюции, когда стигмы взяли эту работу на себя27. Дополнительное подтверждение этой гипотезы было получено в исследовании, когда в эмбриональной гемолимфе кузнечика обнаружилось соединение на основе меди, отсутствующее на более поздних стадиях развития.

Системы кровообращения насекомых тоже необычны по одной дополнительной и очень неожиданной причине: у насекомых нет сердца.

Как может кровеносная система функционировать без сердца? Что же, как и у мечехвостов – и многих других созданий с открытой системой кровообращения, – у каждого насекомого есть спинной (дорсальный) сосуд, который проходит вдоль средней линии тела[45]. Однако и сам кровеносный сосуд снабжен остиями, впускными клапанами, которые мы недавно видели в сердце мечехвоста. Таким образом, спинной сосуд действует в некотором роде как сердце, в которое питательная гемолимфа проникает через остию и вытесняется сокращением мышечных стенок. Когда гемолимфа покидает спинной сосуд, она попадает в камеры – гемокоэли – по всему телу, которые подводят ее к голове и основным органам. Затем гемолимфа направляется в заднюю часть тела, доставляя питательные вещества в расположенные там органы, а отходы – в выделительную систему. После того как гемолимфа подбирает очередную порцию питательных веществ из пищеварительной системы, движение тела и набор вспомогательных «сердец» в туловище, антеннах и ногах возвращают ее в спинной сосуд, куда она снова попадает через остии, которые открываются между сокращениями.



Другой пример того, как системы органов служат нескольким целям: когда спинной сосуд сокращается, давление, которое развивается внутри его, способствует репродуктивному поведению, помогает поддерживать форму тела, а также двигаться, линять (сбрасывать экзоскелет) и вылупляться. Эта открытая система играет также более традиционную роль системы кровообращения, снабжая насекомое резервной энергией. Она переносит химическую энергию из хранилищ под названием «жировые тела» к органам, где эта энергия помогает удовлетворить метаболические потребности насекомого во время истощающих процессов, например полета[46].



Известно около миллиона видов насекомых, и среди них отмечается множество странных вариаций того, что в сильно обобщенном виде сводится к описанной выше системе кровообращения. Один из подобных примеров можно наблюдать в базальной группе насекомых под названием «щетинохвостки» (Diplura), в спинных сосудах которых есть специальные клапаны, позволяющие потоку крови двигаться в обратном направлении. Как мы уже упоминали, обсуждая пролапс клапанов в человеческом сердце, обычно обратный поток крови находится под строгим запретом. Однако у щетинохвосток двунаправленный поток позволяет гемолимфе более эффективно достигать и головы, и хвоста28. Спинные сосуды большинства насекомых трудятся изо всех сил, перекачивая гемолимфу в отдаленные тупиковые структуры вроде ног, крыльев или антенн, но только щетинохвостки развили именно такое решение. Чаще всего эволюция создавала как будто сляпанные на коленке приспособления вроде вспомогательных сердец в ранее упомянутых тупиковых структурах. Лишенные тех механизмов, которые обычно связаны с настоящим сердцем, эти крошечные мышечные насосы помогают перенести гемолимфу в полые удлиненные придатки, например крылья, кровоток в которых иначе был бы недостаточным. Примечание для аспирантов, специализирующихся на изучении насекомых и подыскивающих исследовательский проект: многое в механизмах, лежащих в основе этих пульсирующих органов, остается неизвестным.



После того как гемолимфа начинает двигаться внутри открытой кровеносной системы, что мешает ей повернуть в обратную сторону? Как намекает история с щетинохвостками, рассказанная выше, механизмы предотвращения обратного потока во многом совпадают с теми, что обнаружены у животных с замкнутой системой кровообращения. Примерно такая же система устроена во многих подвалах, подверженных затоплению.

В каждом случае отправной точкой становится насос, будь то сократительный спинной сосуд, сердце или электродвигатель в гидронасосе. Как и в биологической системе, гидронасос преобразует энергию (в данном случае электрическую от розетки или батареи) в механическую (в данном случае движения мотора). Эту механическую энергию можно направить на выполнение работы, например преодоления силы тяжести, удерживающей воду в отстойнике, яме, вырытой в полу, где по разным причинам скапливается вода, – и ни одна из этих причин не попадает под категорию «забавы ради». Если насос достаточно мощный, вода поднимается по шлангу и уходит во двор к вашему соседу. Когда электрическая энергия отключается или когда вода оказывается слишком далеко от насоса, сила тяжести пытается вернуть ее назад в яму. Однако, если это приличный насос, вода не потечет обратно к вам в подвал. Это происходит потому, что у насоса есть клапаны, которые позволяют жидкости двигаться только в одном направлении – наружу.

Работают ли кровеносные сосуды так же?

По сути, ответ – «да», хотя вам лучше забыть детали, касающиеся ямы в подвале и соседского двора.


Как упоминалось ранее, когда мы сравнивали сердца позвоночных, циркуляционные насосы, обнаруженные у беспозвоночных, очень изменчивы по виду и функциям. Подталкивать кровь в тело могут перистальтические (пульсирующие) кровеносные сосуды (дождевые черви), трубчатые сердца (мечехвосты), мешковидные сердца (кишечнодышащие черви) и даже многокамерные сердца (улитки). У некоторых беспозвоночных, например кальмаров и их головоногих приятелей, даже есть замкнутые системы кровообращения и несколько сердец, различных по строению и функциям. Хотя рассказать обо всем многообразии этих систем практически невозможно, некоторые из них можно выделить как интересные примеры.

Технически у дождевых червей и их родственников (они же аннелиды, они же кольчатые черви) нет сердец: вместо этого у них имеется ряд из пяти парных сократительных сосудов, называемых дугами аорты, псевдосердцами или околопищеводными сосудами (поскольку они обвивают пищевод). Как и у насекомых, системы кровообращения и дыхательные системы дождевых червей не пересекаются – то есть их гемолимфа не переносит кислород или углекислый газ. Но у них нет трахеальной системы для прохождения воздуха – кольчатые черви производят газообмен непосредственно через тонкую влажную кожу, этот процесс известен как кожное дыхание. Примечание: поскольку дождевые черви дышат кожей, они могут утонуть в почве после дождя. Это объясняет, почему они рискуют выходить на люди дождливыми ночами – к великой радости ранних пташек и рыбаков.

У большинства животных с покрытой слизью кожей, практикующих кожное дыхание, кислород из воздуха диффундирует через самый верхний слой кожи, эпидермис, в обширную сеть капилляров, расположенных слоем ниже, в дерме[47]. Оттуда насыщенная кислородом кровь перемещается в более крупный спинной сосуд, который тянется по всей длине червя. Ритмичные сокращения дорсального сосуда продвигают кровь вперед, в парные дуги аорты. Расположенные параллельно, эти дуги охватывают переднюю секцию тела; они сокращаются в синхронной волнообразной манере, которая называется «перистальтика». Это то же самое движение пульсирующей трубки, что проталкивает еду в пищевод, расплескивает ее по стенкам желудка и протискивает сквозь тонкий кишечник.

У дождевого червя перистальтические сокращения направляют насыщенную кислородом кровь вниз и в вентральный кровеносный сосуд. Оттуда она попадает в капилляры и распределяется по телу и органам. Лишенная кислорода кровь в конечном итоге возвращается в спинной сосуд через капилляры, которые позволяют ей циркулировать по телу червя в непрерывной петле, превращая это в классический пример замкнутой системы кровообращения у беспозвоночных29.

В настоящее время активно поддерживается гипотеза, что сердца позвоночных эволюционировали из сократительных кровеносных сосудов, сходных с дугами аорты, хотя никто не верит, что они развились из той системы, что сейчас присуща дождевым червям[48].



Головоногие вроде кальмаров и осьминогов могут не иметь пяти пар дуг аорты, но они переносят кровь сходным образом, обладая тремя сердцами. Первые два – пара ветвистых сердец – принимают лишенную кислорода кровь, возвращающуюся от тела. Сокращаясь, они толкают эту кровь к жабрам, где она подбирает кислород из окружающей воды. Покидая жабры, богатая кислородом кровь направляется к третьему, единственному системному сердцу, которое прокачивает ее по всему телу. Такая высокоэффективная замкнутая кровеносная система, вероятно, возникла как эволюционный ответ на сформировавшийся у головоногих характерный активный образ жизни. Снабженные интеллектом, реактивным двигателем и превосходными способностями хищника, эти существа требуют относительно бо́льшего количества кислорода, чем организмы-лежебоки аналогичного размера.

На этом этапе я должен предостеречь вас от общей ошибки, которую допускают многие не-ученые, разглядывающие разнообразие животного мира. Наблюдая серьезные различия в системах кровообращения насекомых, кольчатых червей и головоногих, легко впасть в искушение счесть некоторые из них «лучшими», чем другие, – и все как «низшие» в сравнении с кровеносной системой человека. Подобным образом думали и многие ученые примерно до середины XX века, и потому в старой научной литературе хватало вычурных словес – как человек «превзошел» или люди «достигли вершины» в любой обсуждаемой теме. Но вместо того, чтобы рассматривать нечеловеческие системы кровообращения как второсортные или в чем-то дефективные, нам следует думать о них как о функционально равноценных системах, каждая из которых эволюционировала на протяжении сотен миллионов лет, чтобы удовлетворить потребности своих владельцев в питательных веществах, газообмене и выделении отходов, учитывая условия окружающей среды, в которой эти организмы жили или живут поныне.



Более того, ни одна из этих систем органов не совершенна. В основном они представляют собой лишь модифицированные версии существовавших ранее структур, в которые иногда добавлены новые части для новых ролей. Чаще всего эволюция не изобретает, она наводит глянец на то, что уже есть, доводя до ума одни структуры и придумывая новые цели для других. Если мы будем держать это в уме, у нас не останется права хвастаться тем, что некоторые системы кровообращения довольно сложны, тогда как другие относительно просты. Главное здесь то, что все они работают.

Однако у открытой системы кровообращения есть свои пределы. Причина этого в том, что любая анатомическая система сталкивается с основными законами физики и ограничениями, которые они налагают. Другими словами, в эволюции возможно не все. Например, нечто в форме коровы летать не сможет из-за ограничений, накладываемых на летунов законами аэродинамики. В открытых системах кровообращения ограничения оказываются весьма серьезными, особенно когда они касаются размеров. Именно из-за физических законов не существует мух величиной с орла или мечехвостов размером с гольф-кар. Просто крупные животные составлены из слишком большого количества клеток, и открытая система кровообращения не может эффективно снабжать их всем необходимым.

Как обычно, это во многом связано с диффузией. Замкнутые системы кровообращения имеют обширные переплетающиеся капиллярные сети, обеспечивающие огромную площадь поверхности для обмена газами, питательными веществами и отходами между кровью и тканями организма. В открытых системах кровообращения ничего этого нет. Как мы уже видели, здесь обмен происходит в похожих на камеры гемокоэлях. К несчастью для любого мечехвоста, собравшегося дорасти до размеров мамонта, площадь поверхности стенок гемокоэля недостаточна, чтобы слой за слоем снабжать ткани, состоящие из миллионов и миллионов клеток.

Гравитация – еще одно ограничение для организмов с открытой системой кровообращения, и это объясняет, почему нет созданий такого типа, подобных жирафу. Причина в том, что насосы, обнаруженные в открытых системах кровообращения, никогда не были достаточно сильны, чтобы заставить кровь подниматься вверх против очень значительной силы тяжести, с которой сталкиваются животные ростом с жирафов – или даже с людей. Но о силе тяжести и ее эффектах мы поговорим позже.

Жирафы (Giraffa camelopardalis) – самые высокие среди ныне живущих млекопитающих (самцы достигают 5,5 метра), и чтобы заставить кровь подняться в головы, расположенные на высоте деревьев, их сердца создают самое высокое артериальное давление среди млекопитающих. В норме оно примерно 280/180 мм рт. ст., что более чем вдвое выше артериального давления человека (в норме 120/80 мм рт. ст.). Вскоре мы подробнее рассмотрим кровеносные системы этих удивительных существ, но пока давайте остановимся, чтобы прояснить важный, хотя и запутанный вопрос.

Некоторые читатели могут поинтересоваться, что на самом деле означают те показатели артериального давления, о которых я только что упомянул. Первое число означает силу, приложенную к стенкам кровеносных сосудов во время сокращения желудочков, когда сердце выбрасывает кровь в тело. Это давление называется систолическим. Второе число выражает силу, приложенную к тем же самым сосудам, когда сердце расслаблено и желудочки наполняются кровью. Это диастолическое давление. Как и в случае измерения других давлений, например атмосферного, эти значения можно представить как высоту в миллиметрах, на которую поднимается столбик ртути, преодолевая гравитацию, в открытом U-образном сосуде, когда сила прикладывается к другому концу трубки. Силу атмосферного давления порождает, соответственно, атмосфера, артериального – сердце, когда оно сжимается или расслабляется.

Жизнеугрожающие эффекты гипертензии (или повышенного артериального давления, то есть 130 мм рт. ст. и более) у людей хорошо известны, и недавние исследования показали, что повышенное давление, как систолическое, так и диастолическое – важные предикторы инфаркта, инсульта и других сердечно-сосудистых плохих примет[49] 30. Но об этом позже.

На другом конце шкалы артериального давления, противоположном жирафам, – живущее в океане семейство миксиновых (Myxine spp.) Известные под милым прозвищем «слизистые угри» или «сопливые змеи» (хотя они не угри и не змеи), миксины часто возглавляют списки «самых отвратительных животных в мире». Вероятно, это не имеет ничего общего с тем, что у них самое низкое артериальное давление среди всех позвоночных – от 5,8 до 9,8 мм рт. ст. – и больше связано с их пищевыми привычками (они питаются, зарывшись в трупы крупных животных) и способностью стремительно наполнить 20-литровое ведро слизью, если им сильно докучать. Миксин можно рассматривать как рыбный антипод землеройки. В отличие от постоянно находящихся в движении зверьков, у миксин чрезвычайно низкие метаболические энергетические потребности, а стиль жизни таков, что рядом с ними самый ленивый тип среди ваших знакомых будет выглядеть как гимнаст-олимпиец, только что напившийся кофе.

Учитывая мрачноватые пищевые привычки миксин, несколько удивительно, что эти очаровательные создания считаются афродизиаком в Южной Корее, где рыбаки ловят их, используя технику, которую можно описать как несколько неделикатный метод ловли нахлыстом. Чтобы выудить немного миксин, вам нужно выполнить следующую рыболовную инструкцию: «Привяжите веревку к дохлой корове и погрузите ее метра на три, поближе к илистому морскому дну[50]. Прикрепите свободный конец веревки к бую. Идите домой. Возвращайтесь через неделю или около того. Вытяните тушу, потом расчлените буренку и заберите свой гипотоничный приз. Если вам повезет, то вы найдете там дюжину миксин и несколько килограммов их слизи – липкой протеиновой массы, состоящей из нитей прочнее нейлона и тоньше человеческого волоса».

В отличие от жирафов и людей, миксины, как и большая часть живущих в воде существ, относительно не подвержены влиянию гравитации. Причина в том, что вода, окружающая миксину, или, если уж на то пошло, любую рыбу, чрезвычайно плотная, и она выталкивает наверх любое живое существо – это явление известно как подъемная сила. Поскольку воздух менее плотен, чем вода, для наземных животных преимущества подъемной силы минимальны, так что им приходится постоянно иметь дело с направленной книзу силой тяжести. На самом деле гравитация объясняет, почему часто возникают проблемы с возвращением венозной крови из конечностей даже у людей с нашими, как правило, мощными сердцами. Это происходит потому, что давление крови в капиллярном русле намного – обычно на 20 мм рт. ст. – меньше, чем где-либо еще в теле. Физика говорит нам, что увеличение площади приводит к снижению давления, а площадь русла капилляров намного больше, чем у ведущих к ним артерий и артериол. Более того, если бы давление не уменьшалось, артериальная кровь разорвала бы сверхтонкие стенки капилляров, в которые она поступает. Проблема состоит в том, что, после того как кровь покидает капиллярное русло, давление остается низким – и если капиллярное русло, о котором идет речь, находится в пальце ноги, то крови, текущей обратно к сердцу, особенно трудно бороться с гравитацией.

Как следствие, у людей развилась дополнительная адаптация, чтобы увеличить отток венозной крови из ног. Это сокращение мышц голени: икроножной и камбаловидной. Сквозь брюшки этих мышц (самая толстая срединная часть) проходят крупные вены, которые несут кровь от ступней обратно к сердцу. Когда эти мышцы сокращаются – например когда вы тянете стопу книзу, – они сжимают вены и кровь, текущую в них. Это увеличивает давление внутри сосудов (снова представьте, как вы сжимаете длинный воздушный шарик, наполненный водой), которое направляет кровь вверх. Этот механизм, мышечно-венозная помпа, работает все время, так как отдельные пучки мышечных волокон постоянно сокращаются и расслабляются без вашего на то разрешения.

Как и следовало ожидать, длинные ноги жирафа доставляют ему множество проблем, связанных с системой кровообращения. Но, кроме того, в их шеях, которые достигают длины до 1,8 метра, тоже возникают и преодолеваются серьезные проблемы, связанные с венозным возвратом к сердцу. Когда жирафы опускают головы, чтобы напиться, легко вообразить, что существует опасность скопления крови в сосудах головы и мозга. К счастью, это предупреждается серией примерно из семи клапанов в каждой из двух яремных вен, которые несут лишенную кислорода кровь от головы к сердцу. Из-за этих клапанов кровь, покинувшая опущенную голову жирафа, не может течь назад, точно так же как не может течь обратно вода, удаленная насосом из вашего подвала. И чтобы создать дополнительную подъемную силу для крови, противостоящей гравитации, в стенках яремных вен жирафа намного больше мышц, чем у большинства других млекопитающих, – и сокращение этих мышц помогает венозной крови двигаться вверх.

Со стороны же артерий проблемы, с которыми встречается самое высокое млекопитающее, совершенно иные. Вы можете подумать, что, когда жирафы опускают головы, кровь, находящаяся и без того под высоким давлением, может получить дополнительный толчок от силы тяжести и устремиться в голову наподобие Ниагарского водопада. Однако та кровь, что переносится сонными артериями, поступает в плотную сосудистую сеть верхней части шеи. Известная как rete mirabile (лат. «чудесная сеть»), эта система увеличивает площадь сечения сосудов, снижая артериальное давление. Если что-то звучит знакомо – да, это очень похоже на то, как снижается артериальное давление в капиллярном русле. В этом случае rete mirabile предотвращает внезапное повышение давления, которое произойдет, когда жираф склонится, чтобы попить – положение, способное привести голову метра на три ниже сердца. Когда жираф поднимает голову, сосуды сети сокращаются, посылая кровь к мозгу в обход ее.

Как я уже упоминал, наши долговязые друзья сталкиваются еще с одной проблемой, когда дело доходит до их сверхдлинных ног. В основном из-за силы тяжести в артериях, проходящих через ноги жирафа, давление может подниматься до 350 мм рт. ст.31 Такое огромное давление может привести к отекам – это аномальное накопление жидкости, иначе говоря, задержка воды. Подобное происходит, когда плазма, жидкая часть крови, проходит через тонкие стенки капилляров и попадает в окружающие ткани. Однако эволюция решила эту проблему для жирафов, создав толстую, плотно прилегающую шкуру на ногах. Это приспособление работает по тому же принципу, что и компрессионные чулки, которые носят люди. И то и другое предотвращает отек, снижая кровоток в сосудах конечностей[51].



Множество подобных адаптаций, связанных с давлением, можно найти у других длинношеих существ, таких как окапи, верблюды и страусы, многие из которых служат дополнительными примерами конвергентной эволюции. Очевидно, что существуют проблемы, связанные с ростом, и эволюция изменила ряд ранее стандартных анатомических особенностей, чтобы справиться с ними.

Еще немного остановимся на теме сверхразмерных существ – мы живем в мире, где ограничения, налагаемые законами физики, предписывают: большинство киношных чудовищ моего детства на самом деле не могли бы существовать никогда. На ум сразу приходит Мотра, чешуекрылое размером с дирижабль. Хотя открытая система кровообращения, обнаруженная у насекомых, прекрасно подходит для маленьких и легких, мы видели, что она просто неприменима для гигантов. Но опять же, исключения бывают.

Наиболее впечатляющие из них – примерно 120 видов королевских крабов (семейство Lithodidae), которые могут достигать веса в 18 килограммов и размаха ног почти два метра. Еще одно водное размерное исключение – гигантский моллюск Tridacna gigas, способный сдвинуть стрелку весов на положение соответствующее примерно 250 килограммам, ширина которого может достигать более 1,2 метра. Их способность достигать подобных размеров связана со стационарным (сидячим) образом жизни, относительно низкими затратами энергии и, соответственно, низкими энергетическими потребностями[52].


Однако королевские крабы ведут более активный образ жизни. Ключевой фактор, позволяющий им стать огромным исключением из правил, – то, что они живут в морской воде, где ограничивающее влияние силы тяжести намного меньше, чем в воздухе.

Тело гигантского краба в океане испытывает притяжение гравитации, но из-за подъемной силы воздействие, тянущее его вниз, уменьшается. Это означает, что крабу требуется меньше усилий, чтобы стоять и передвигаться в водной среде, и открытая система кровообращения может удовлетворить его потребности в энергии и питательных веществах. Но, поскольку подъемная сила в воздухе намного меньше, если бы вы вытащили королевского краба на пляж, он оказался бы недостаточно сильным, чтобы поддерживать тело, противостоя гравитации. Открытая система кровообращения не сможет и обеспечить повышенные метаболические требования такого гигантского организма, даже если он сумеет пережить путешествие на пляж.

Так что – да, есть некоторые исключения из правила размера, но такие явления следует ожидать в животном царстве, разнообразие которого может удивить даже экспертов[53].

От щетинохвосток с двунаправленными кровеносными сосудами до гигантских кальмаров с тремя сердцами: удивительное разнообразие беспозвоночных четко отражается в их сердцах и системах кровообращения. Хотя окаменелая летопись мягкотканых структур предоставляет гораздо меньше материала для исследователей, изучающих раковины, кости и подобные штуки, совершенно ясно, что системы кровообращения эволюционировали в различных группах животных многократно и многообразно. То есть, хотя мы и можем исследовать родственные связи между группами животных и работу органов, подобных тем, что составляют их системы кровообращения, все же трудно определить происхождение кровеносных структур, таких как гемокоэль, вспомогательные сердца или, если уж на то пошло, гемолимфа, которая их заполняет.


В последующих главах мы вернемся к позвоночным, и проследить пути эволюции будет проще. Это потому, что количество моделей кровообращения у них гораздо более поддающееся исчислению и изучению, а кроме того, существует относительно четкая ископаемая летопись переходов, происходящих между рыбами, амфибиями и наземными позвоночными, такими как рептилии, птицы и млекопитающие. В конце концов, на сегодняшний день известно всего около 65 тысяч видов позвоночных, тогда как видов одних только жуков примерно в 5,5 раза больше. Конечно, системы кровообращения позвоночных тоже варьируют, и многие различия возникли при переходе от водного к наземному образу жизни. И опять же, многие из этих адаптаций помогут проиллюстрировать ограничения и компромиссы, с которыми сталкиваются позвоночные – существа, места обитания которых различаются от чернильно-черных океанских глубин до охотничьих угодий на высоте тысячи футов над поверхностью земли.

5
Позвоночный бит

Очень здорово иметь большой мозг, плодотворное воображение, великие идеалы, но бесхребетный человек, обладающий всем этим, совершенно точно не совершит ничего полезного.

Джордж Мэттью Адамс

Я рос на южном берегу Лонг-Айленда и провел значительную часть детства и подросткового возраста, ловя рыбу у окрестных доков и пляжей. Вездесущие «резиновые капли», приросшие к пирсам и докам возле моего дома, были куда менее интересны, чем синие крабы, иглобрюхи и камбала. Эти капли часто называют «морскими брызгами» за их способность извергать из воронкообразных сифонов потоки воды – обычно когда их отрывают от пристанища, чтобы разглядеть, – в чем иногда был повинен и я. Однако я и понятия не имел, что с точки зрения эволюции эти похожие на картофелины шары были куда ближе ко мне и моим друзьям, чем к синим крабам, которых мы вылавливали с помощью сетей и фар.

Протохордовые – термин, который используется для описания нескольких групп беспозвоночных, считающихся ближайшими родственниками позвоночных. Протохордовые включают в себя несколько морских видов, например похожих на головастиков ланцетников (подтип бесчерепные) и миниатюрные желеобразные бочки под названием «асцидии» (они же оболочники или личиночнохордовые). Хотя трудно увязать внешность взрослых асцидий с синими китами или людьми, ученые полагают, что их личинки дают близкое представление о том, как выглядел предок первого позвоночного. Теперь, в продолжение нашей истории, мы узнаем, как эволюция изменила сердца позвоночных и как из простой трубки наших далеких протохордовых родственников возникло все разнообразие форм, включая четырехкамерное сердце синих китов и настырных двуногих, ответственных за то, что последние почти вымерли.

Личинки асцидий не имеют ничего общего со своими взрослыми формами: у них есть хвосты, которые позволяют перемещаться удлиненным телам, придавая им вид неких безголовых головастиков – который никогда не завоюет популярность у настоящих головастиков. В конце концов, пловцы, когда-то считавшиеся совершенно отдельным от взрослых асцидий видом, прицепляются к доку или подобной поверхности. Их все более студенистые тела рассасывают хвосты, отращивают пару впускных и выпускных сифонов и проводят остаток жизни, фильтруя планктон и детрит.

Хотя и это превращение из подвижного в неподвижный организм интересно, самая, возможно, захватывающая вещь в асцидии – ее сердце. Ученые, например Аннетт Хеллбах из Института биохимии Общества Макса Планка, считают, что трубчатое сердце асцидии – предшественник сердца позвоночных, особенно потому, что в нем есть электрическая проводящая система, которая позволяет обоим типам сердец генерировать свой собственный ритм ударов. Хеллбах и ее коллеги обнаружили, что сердце асцидии «сокращается от одного конца к другому, останавливается на короткое время, а потом начинает сокращаться в другом направлении»[54] 32. Ученые также выделили клетки, которые располагаются на протяжении трубчатого сердца и реагируют на химические соединения, снижающие частоту сердечных сокращений. Эти клетки очень похожи на водители ритма, которые мы обсуждали раньше, обнаруженные у людей и других позвоночных животных.



Мы прерываем эту историю для краткой консультации на тему эволюции: читатели не должны пасть жертвой мнения, что термин «предшественник» (вроде использовавшегося выше) подразумевает, будто именно этот вид асцидий развился в то, что можно считать первым позвоночным пловцом. Скорее идея заключается в том, что древний предок современных асцидий мог развить достаточно приспособлений (например, отбросил стадию взрослой двугорлой банки и сформировал опорный стержень на дорсальной стороне), чтобы в случае, если какие-то люди спустя полмиллиарда лет найдут его окаменелость, они могли бы решить, что это создание больше нельзя классифицировать как протохордовое, и это хордовое[55], вполне возможно, древняя рыба.

Рыбы, амфибии и рептилии дают возможность бегло взглянуть, вероятно, на величайший сюжет естественной истории, начавшийся в море примерно 500 миллионов лет назад. Существует множество прекрасных книг, посвященных пересказу этой истории в замечательных деталях, – я особенно рекомендую «Внутреннюю рыбу» Нила Шубина[56]. Через притирки и старты, катаклизмы и удачные прорывы ветвистое дерево эволюции позвоночных привело некоторых из этих созданий от водного к наземному образу жизни, от обитания в неглубоких, теплых, бедных кислородом заводях до робкой, но в конечном счете успешной колонизации земли, моря и воздуха. Но для того, чтобы это могло случиться, в типичных для рыб системах органов должны были сформироваться серьезные эволюционные изменения, особенно в кровеносной и дыхательной.

Еще несколько строк социальной рекламы: было бы чертовски неверно предполагать, будто современные рыбы находятся на пути превращения в полурыб-полуамфибий[57] и что этим амфибиям потом придется развивать сухопутные черты рептилий и млекопитающих. Подобный ход мысли заставляет некоторых несведущих людей спрашивать, почему современные шимпанзе не эволюционируют в людей. Короче говоря, эволюция действует не так.

На самом деле исследователи полагают: переход от воды к суше произошел благодаря тому, что у относительно небольшой группы видов рыб (известных сегодня как эльпистостегиды) уже были простые легкие, с помощью которых они могли обмениваться газами между своей системой кровообращения и атмосферным воздухом. Эти легкие развились сами по себе из антигравитационных плавучих мешков, или плавательных пузырей, которые есть практически у всех рыб, кроме акул и их приятелей скатов. Поначалу легкие позволили этим древним видам колонизировать болотистые водные среды с низким содержанием кислорода: короткие лопасти плавников помогали им выгребать на мелководье. Эти рыбы добавляли к кислороду из жабр глотки воздуха, заполнявшего плавательные пузыри – которые, так уж получилось, тоже были покрыты плотной сетью капилляров. Остальное сделала диффузия.

Потом, быстрее, чем вы успели бы выговорить «полуземноводное позвоночное» (что приводит нас примерно на 375 миллионов лет назад), твари вроде крокодилоголового тиктаалика начали совершать короткие вылазки на сушу. Затем они стали использовать уже существовавшие укороченные плавники совершенно для новой цели – ходьбы. Подобно тому как древние лошади жили припеваючи потому, что развили способность есть то, что не мог есть никто другой, тиктаалик и его потомки могли найти множество наземных закусок, совершенно не встречая конкуренции со стороны других позвоночных, поскольку все остальные по-прежнему жили в воде. Как и у жующих траву лошадей, эта способность воспользоваться ресурсом (в данном случае – множеством ресурсов), который не мог использовать никто другой, стала формулой эволюционного успеха. Вполне предсказуемо это привело к взрыву видового разнообразия, так что некоторые позвоночные в конце концов эволюционировали от полуземноводных амфибий в больше привязанных к суше рептилий и, позже, некоторые рептилии эволюционировали в тех животных, которых мы теперь классифицируем как млекопитающих. Большая часть рыб, однако, остались рыбами. И за исключением относительно новых видов лягушковых клариевых сомов, илистых прыгунов и им подобных, рыбы никогда не выходили из бассейна. Но каким интересным оказался бассейн! С тех древних времен рыбы приспособились почти к любой водной среде, от грязевых луж до самых глубоких морских впадин.

Кроме того, рыбы обладают сердцем – самым близким подобием сердца беспозвоночных, что позволяет ученым получить представление о том, как могли выглядеть самые ранние сердца позвоночных. Самое существенное – в сердце рыб только одно предсердие и один желудочек. В результате их система кровообращения не разделена на два отдельных круга, как у других позвоночных, но состоит из одного непрерывного круга.



К предсердию и желудочку у рыб добавлены два дополнительных отсека, через которые кровь выходит и входит. Все четыре камеры расположены примерно на одной линии. Венозная кровь, направляющаяся из тела в сердце, сперва поступает в венозный синус: большую сборочную камеру, которая пропускает кровь в тонкостенное предсердие. Предсердие сокращается и посылает кровь в желудочек с толстыми стенками, из которого она выходит в артериальную луковицу, грушевидную (как правило) структуру, состоящую в основном из гладких мышц и эластичных волокон, построенных из белков эластина и коллагена. Когда желудочек сокращается, артериальная луковица заполняется кровью, ее расширяющиеся стенки р-а-с-т-я-г-и-в-а-ю-т-с-я, приспосабливаясь к объему. После того как луковица наполнится, она восстанавливает объем, перекачивая кровь от сердца в жабры с постоянными давлением и скоростью, даже когда сердце сокращается. Эта функция жизненно важна, потому что перистые жабры очень тонкие. Без артериальной луковицы сокращение желудочка могло бы вызвать внезапное повышение артериального давления, которое может повредить жабры.

Преимущества эластичной (или потенциальной) энергии были достаточно значительны, чтобы сохраниться на протяжении всей эволюции сердца млекопитающих, и по этой причине некоторые из наших крупнейших артерий называются «эластичными артериями». Как и в артериальной луковице, их стенки богаты эластином, такими же упругими волокнами, которые обнаруживаются и в коже[58]. Пример эластичной артерии у млекопитающих – аорта, которая растягивается, когда наполняется кровью из сокращающегося левого желудочка. Затем желудочек восстанавливает объем, энергия, сохраняющаяся в стенках аорты, переносится на кровь, выходящую из левого желудочка.

Пожилые люди (и другие млекопитающие) часто сталкиваются с состоянием, называемым атеросклерозом, при котором крупные эластичные артерии могут затвердеть и потерять свою эластичность. Это состояние возникает по нескольким причинам, в том числе из-за фиброза – патологической (связанной с болезнью) реакции на травму, при которой неэластичная фиброзная ткань замещает эластичные или сократительные волокна в сосудах. Негативное влияние на сосуды оказывает и процесс кальцификации – накопление кальция в тканях организма, в данном случае в виде негибких отложений внутри стенок сосудов. Без помощи эластичных сосудов сердцу, чтобы доставлять кровь в организм, приходится работать усерднее, что часто приводит к серьезным проблемам со здоровьем.


Требования перехода, пусть даже частичного, к жизни на суше в конце концов привели к развитию трехкамерного сердца (два предсердия и один желудочек) у амфибий. И хотя в одном желудочке богатая и бедная кислородом кровь частично смешиваются, такая конструкция перешла и к преобладающей части рептилий.

У большинства амфибий бедная кислородом кровь поступает из тела в правое предсердие. Кислород из жабр или легких возвращается в левое предсердие вместе с кровью, которая была насыщена этим газом в процессе кожного дыхания. Поскольку у амфибий тонкая, влажная кожа и непосредственно под ней обильно располагаются кровеносные сосуды, кислород способен диффундировать из воздуха через кожу в тело. Это кожное дыхание в сочетании с серией заслонок и клапанов в сердце (поддерживающих частичное разделение богатой и бедной кислородом крови) более чем компенсирует смешивание, которое происходит в одном желудочке. Кожное дыхание настолько эффективно для мелких позвоночных, обитающих во влажной среде, что оно стало единственным методом газообмена в самом большом семействе саламандр – безлегочных саламандр, Plethodontidae, у которых нет ни легких, ни жабр.

Амфибии – жабы, лягушки и саламандры – проводят в воде как минимум некоторые стадии жизни (а кое-кто остается в ней почти всю жизнь), но от рептилий это не требуется, хотя, например, морские черепахи изменили образ жизни на полностью водный. Однако и на суше, и на море у них имеется существенное отличие в функции системы кровообращения: у рептилий легкие полностью взяли на себя роль жабр. Это стало возможно потому, что, в отличие от амфибий, рептилии никогда не проходят стадию водной личинки (как головастики лягушек и жаб). Это важное различие впервые обнаружили в начале XIX века, и в результате лягушек, жаб и саламандр поместили в собственный филогенетический класс «амфибии», отделив от рептилий, с которыми их объединяли ранее.

С точки зрения эволюции особое внимание рептилий к наземному существованию не было чем-то плохим, поскольку это означало, что эти существа более не зависели от необходимости найти подходящий водоем, в котором они могли бы спариваться, откладывать яйца или развивать своих головастиков – особенно потому, что у них не было головастиков. Это позволило им перемещаться в места обитания, расположенные дальше от водоемов, что предоставляло возможности для использования новых видов пищи и одновременно снижало риск столкновения с хищниками. Однако из-за этого рептилии потеряли влажную кожу своих предков, поскольку стало жизненно важно сохранять воду, содержащуюся в их телах, и не позволять ей испаряться. В результате их кожа чаще всего сухая, иногда чешуйчатая и абсолютно не подходит для кожного дыхания.

Как уже упоминалось, есть одна характерная, общая и для амфибий, и для рептилий, черта – трехкамерное сердце, в котором смешивается насыщенная и бедная кислородом кровь. Но, хотя эта особенность и дает представление об их тесных эволюционных связях, на самом деле есть ряд небольших вариаций между сердцами пресмыкающихся и земноводных. Однако ключевая разница между сердцами рептилий (кроме крокодилов) и амфибий заключается в том, что у рептилий единственный желудочек хотя бы частично разделен перегородкой.

Пожалуйста, имейте в виду, что, как и предыдущее описание систем кровообращения насекомых, все нижеследующее будет обобщением. Словом, оставайтесь с нами и внимательно изучите рисунок ниже. У ящериц, когда предсердия сокращаются, два потока крови (лишенная кислорода кровь из правого предсердия и насыщенная кислородом кровь из левого предсердия) поступают в левую сторону желудочка. Помните, в нем есть неполная перегородка. В левой части желудочка лишенная кислорода кровь задерживается справа, а насыщенная кислородом – слева (и да, некоторое количество богатой и бедной кислородом крови смешивается). Когда желудочек сокращается, дезоксигенированная кровь направляется через отверстие в перегородке в правую сторону желудочка, а оттуда в легочную артерию (которая, к счастью, находится рядом) и далее в легкие. Одновременно, когда желудочек сокращается, насыщенная кислородом кровь в этой камере откачивается через пару аорт и поступает в тело[59]. Ух ты!



У одного отряда рептилий, у крокодилов (аллигаторы, крокодилы и узкорылые гавиалы), легочные и системные круги кровообращения полностью разделены. То же самое верно и для птиц – на самом деле близкородственного им классу позвоночных. Крокодилы и птицы – единственные известные ныне живущие архозавры (самыми знаменитыми представителями этой группы были динозавры). Их четырехкамерные сердца сходны, но не идентичны тем, что обнаружены у млекопитающих.

Сердца крокодилов, птиц и млекопитающих, с четырьмя камерами, разделенными клапанами, предотвращающими обратный поток, и перегородкой, разделяющей левую и правую стороны, образуют не просто насос, но пару насосов и пару кругов кровообращения. В легочном круге кровь, потерявшая кислород, возвращается из тела в правое предсердие, проходит в правый желудочек и отправляется в легкие. В системном круге обогащенная кислородом кровь возвращается из легких в левое предсердие и проходит в толстостенный левый желудочек, который сокращается, выталкивая ее в тело. В результате богатая и бедная кислородом кровь не смешивается, и насыщенная кислородом кровь не разбавляется лишенным этого газа аналогом.



Однако, в конце концов, независимо от того, имеют ли сердца позвоночных две, три или четыре камеры и смешивается ли какая-то часть богатой и бедной кислородом крови, эти адаптации действительно очень хорошо работают для существ, которые ими обладают.


Одна особенность, общая для всех животных: для того, чтобы выжить, они должны быть хорошо приспособлены к своему ареалу, к окружающей среде. Однако нередко условия этой среды меняются – иногда резко, иногда значительно, и очень часто и то и другое разом. Для некоторых созданий экстремальные условия – норма: засушливые пустыни, влажные дождевые леса, разреженный воздух горных вершин или сокрушительное давление в глубине океана. В других местах обитания в разные сезоны просто внезапно сильно меняется температура или количество воды. Кровеносная система играет ключевую роль в способности животных (включая человека) переживать экстремальные условия окружающей среды. Удобно, что многие из адаптаций, которые позволяют организмам справляться с этими крайностями, также помогают нам лучше понять, как работают сердца и системы кровообращения, и увидеть, что даже самые сложные и эффективные из этих систем потерпят неудачу, если выйти за пределы их возможностей. В уже скомпрометированном сердце эта неудача может быть катастрофической.

6
На мороз

Горячее сердце, холодные руки.

Поговорка

Если хотите, можете звать меня Братец Медведь, потому что я в спячке.

Ральф Эллисон, «Невидимка»

Большую часть тридцатилетней карьеры я провел, изучая летучих мышей. Хотя в основном люди, к счастью, вышли за рамки стереотипного представления о летучих мышах-кровососах (только три из 1400 видов питаются кровью, и все виды летучих мышей имеют больше общего с людьми, чем с грызунами), для многих летучие мыши остаются существами, окутанными тайной. Обыватель знает об этих преимущественно ночных млекопитающих только то, что многие из них впадают в спячку. Как мы вскоре увидим, зимняя спячка – это прежде всего стратегия кровообращения: сжигающая энергию система, которая переносит кислород и питательные вещества, вынуждена замедляться, чтобы приспособиться к периодам – зачастую длительным, – когда вокруг холод и негде найти пищу.

Однако обстоятельства отвлекают меня от изучения темы адаптации летучих мышей к холоду. На Лонг-Айленд и Нью-Йорк обрушилось, по выражению местных метеорологов, «опасное снижение температуры». Отчасти причиной того, что похолодание заслужило ярлык «опасного», стали многочисленные сообщения о людях, умирающих от инфаркта и, реже, от переохлаждения – состояние у людей, при котором температура тела падает ниже 35 °C.

Нетрудно понять, почему человек с больным сердцем может пасть жертвой усилий по расчистке снега – особенно тяжелого и влажного, который столь распространен на северо-востоке США, когда после бурана типичная подъездная дорога может вместить несколько тонн снега. Считается, что большая часть возникших в такую погоду инфарктов происходит из-за того, что расчистка снега – особенно если приходится его перекидывать – заставляет сердце биться быстрее и сильнее. Как и при любом упражнении, это повышает артериальное давление, что потенциально может повредить и без того зачастую не слишком исправный насос. Менее очевидно то, как холод обостряет ситуацию.

При воздействии низких температур (например, если влезть вместе с лопатой в сугроб) человеческое тело пытается сохранить тепло в основных органах, таких как мозг, сердце, легкие и печень. Для этого оно уменьшает приток крови в капиллярном русле периферийно расположенных структур – руках, ногах, кончике носа, – перенаправляя ее в ранее упомянутые важные части тела. Процесс, который это обеспечивает, называется «локальная вазоконстрикция», то есть сужение кровеносных сосудов в определенных областях тела. Такое происходит, когда крошечные мышечные клапаны, прекапиллярные сфинктеры, получают соответствующий сигнал от мозга. Когда мышечные волокна сжимаются, кровь, оставшаяся вверх по течению от клапанов, обходит капиллярные русла подобно автомобилям на шоссе, объезжающим временно закрытый участок. При этом кровь течет через ткани по сосудам, которые называются «метартериолы», не снабжая капилляры.



В домашнем тепле нечто подобное происходит после еды, но в этом случае кровь отводится в другой набор капилляров, а именно – в те, что расположены в стенках желудочно-кишечного тракта. Там прекапиллярные сфинктеры не получают сигнал закрыться. В результате кровь поступает в капиллярные русла пищеварительной системы, забирая питательные вещества, всосавшиеся через внутреннюю оболочку желудка и кишечника (привет, диффузия!), и возвращает богатую питательными веществами кровь обратно в сердце, чтобы распределить по организму.

Однако, чтобы прояснить ситуацию, нужно упомянуть, что путь, по которому венозная кровь возвращается из пищеварительного тракта, не совсем прямой. Кровь делает крюк к печени через сосуд под названием «воротная вена печени». Клетки печени, гепатоциты, извлекают сахар из крови и собирают его, выстраивая молекулу, похожую на крахмал, – гликоген, – которую можно легко хранить на всякий случай. После этого все еще насыщенная питательными веществами кровь выходит из печени и через нижнюю полую вену попадает в правое предсердие. Именно поэтому мы не получаем передозировку сахара после того, как съедим полдесятка пирожных.

Что касается судьбы гликогена, хранящегося в печени, – его можно быстро расщепить в тех же гепатоцитах и вернуть в кровь в виде глюкозы. Как правило, это происходит, когда сигнальные хеморецепторы определяют, что уровень сахара в крови слишком низок, что обычно происходит между приемами пищи. Эти структуры встроены в стенки сонных артерий (которые снабжают кровью голову) и аорты. Как следует из их названия, хеморецепторы стимулируются изменениями концентрации химических веществ (таких как глюкоза, кислород или углекислый газ), протекающих мимо них в крови, и, когда уровень глюкозы падает слишком сильно, они передают эту информацию в мозг с помощью нервных импульсов. Затем мозг инициирует соответствующую реакцию, например: «Слишком много глюкозы… Отложите часть в виде гликогена» или «Недостаточно глюкозы… Расщепите немного гликогена».

Еще в крови содержится воскообразный липид под названием «холестерин». Несмотря на свою дурную репутацию, холестерин выполняет несколько жизненно важных функций. Он входит в состав большей части клеточных мембран, помогает проводить нервные импульсы и используется как строительный материал для таких веществ, как витамин D, половые гормоны, желчь (которая помогает переваривать жир) и гормон стресса кортизол.

Холестерин переносится в крови вместе с белками, транспортирующими липиды. Они бывают двух форм: липопротеины высокой плотности (ЛПВП) и липопротеины низкой плотности (ЛПНП). Обычно они могут проникать в стенки кровеносных сосудов и выходить из них, но ЛПНП иногда застревают, вызывая накопление жировых отложений внутри этих стенок. Такие образования, атеросклеротические бляшки, вызывают болезнь – атеросклероз. Он опасен тем, что накопление бляшек может уменьшить кровоток. Простой способ продемонстрировать эту концепцию – включить садовый шланг, а затем наступить на него. По мере того, как вы надавливаете, сопротивление внутри шланга увеличивается, тем самым уменьшая поток воды. Что произойдет, если вы будете держать ногу на шланге в течение нескольких минут? Если увеличение давления выше вашей ноги достаточно велико, шланг может лопнуть – что очень опасно в случае кровеносного сосуда, так как это может привести к неконтролируемому кровотечению и даже смерти. Но об этом позже.

Итак, какое отношение вся эта информация, связанная с пищеварением, имеет к проблемам с сердцем, вызванным холодной погодой?

Коронарные артерии – это кровеносные сосуды, которые снабжают сердечную мышцу – миокард. Поскольку активное пищеварение направляет кровь к органам, расположенным вблизи вашей талии, оно уменьшает коронарный кровоток. Для людей, чьи коронарные артерии уже сужены болезнью и чьи сердца, возможно, получают едва достаточно крови, чтобы функционировать в ненапряженных условиях, дополнительный стресс от физической нагрузки на холоде может привести к значительному уменьшению количества крови, поступающей в сердечную мышцу, и, следовательно, к опасному снижению количества кислорода и питательных веществ, которые она получает[60] 33.

Более того, уровень холестерина в нашей крови часто бывает самым высоким – и самым опасным – зимой. Кардиолог Параг Джоши и его команда из Университета Джонса Хопкинса изучили уровень холестерина у 2,8 миллиона американцев в период с 2006 по 2013 год34. Они определили, что тенденция больше есть и меньше заниматься спортом в холодные месяцы привела к увеличению уровня холестерина ЛПНП (так называемого «плохого холестерина») на 3,5 % у мужчин и на 1,7 % у женщин. Кроме того, уменьшение количества солнечного света в зимние месяцы может вызвать снижение уровня витамина D, который, как считается, уменьшает содержание холестерина ЛПНП в крови.

Теперь вам должно быть ясно, что именно я хочу сказать: избегайте перенапряжения на холоде, особенно если вы только что плотно поели, так как при этом больше крови направляется в ваш пищеварительный тракт, или если вы недавно начали есть больше продуктов с высоким содержанием холестерина, таких как обработанное мясо, жареная пища, фастфуд или десерты. Курильщикам тоже стоит быть поосторожнее, так как никотин вызывает сужение сосудов, увеличивающее сопротивление току крови. Да, и никаких коктейлей перед уборкой снега, поскольку алкоголь тоже сильное сосудосуживающее. Вместо этого, когда вы решите убрать то, что большая зимняя буря оставила перед вашим домом, оставайтесь согретыми, делайте частые перерывы, возьмите лопату поменьше и сгребайте снег, вместо того чтобы кидать его. А еще лучше заплатите мальчишке, чтобы он расчистил подъезд и тротуар у вашего дома.

Все еще полны решимости сделать это самостоятельно? Что ж, ладно. Но перед тем, как вы выйдете на холод, еще несколько слов зимнего предупреждения. В дополнение к проблемам с сердцем, связанным со стрессовой нагрузкой при низких температурах, если холодные условия оказываются сильнее попыток организма поддерживать внутреннюю температуру, могут возникнуть и другие проблемы. Например, как только температура внутри тела у людей падает ниже 35 °C, организм начинает терять больше тепла, чем способен произвести с помощью таких механизмов, как мышечная дрожь и уменьшение притока крови к пищеварительному тракту и конечностям. Когда возникает переохлаждение, системы органов – кровеносная и нервная – начинают отключаться, что вызывает опасные последствия. Снижается координация и когнитивные функции, замедляется реакция. Старая поговорка «На холоде тупеют» на самом деле бьет прямо в точку, потому что способность к здравому суждению тоже снижается. По мере того как тело остывает, необходимость беречь энергию вызывает желание перестать двигаться и притупившийся ум может не осознавать опасности заснуть в снегу. В заключительной стадии замедляются дыхание и пульс. За этим может последовать смерть. Мое повторное напутствие: наймите мальчишку (или парня со снегоочистителем).


Большинство организмов не могут просто бросить лопату для снега и отправиться в свои теплые дома, и многие из них разработали уникальные механизмы для борьбы с воздействием холодных температур и стрессов, которые их сопровождают. У теплокровных видов, в том числе тех, которые владеют лопатами для снега, организм компенсирует низкие внешние температуры, работая над поддержанием внутренних температур относительно стабильными. Обычно внутри нашего тела поддерживается температура около 37 °C[61]. В основном это косвенный результат метаболических процессов: пищеварения и сокращения мышц, и то и другое производит тепло как побочный продукт происходящих при этом химических реакций. Нечто очень похожее происходит, когда вы заводите двигатель своего автомобиля. Бензин содержит энергию химической связи. При смешивании с воздухом и воспламенении в небольшом пространстве (один из цилиндров автомобиля) происходит контролируемый взрыв, и энергия химической связи преобразуется в механическую энергию, которая вращает колеса. Поскольку никакое преобразование энергии не бывает на 100 % эффективным, часть ее в процессе теряется, в данном случае – в виде тепла. Вы можете продемонстрировать это сами, попросив кого-то, кто вам не нравится, положить руку на двигатель автомобиля через несколько минут после запуска. То, что они ощутят, – это энергия, которая потерялась во время преобразования химической энергии в механическую. Вы можете объяснить им это, как только на вас перестанут кричать.

В организме выделенное тепло – в основном во время сокращения мышц – излучается из тканей, где происходят реакции, и согревает соседние тонкостенные капилляры вместе с кровью внутри. Теплая кровь течет обратно к сердцу и циркулирует по всему телу. В это время тепло уходит из нее и перемещается в более прохладные окружающие ткани.

Но что поддерживает постоянную температуру человеческого организма? Почему наши тела не остывают, когда мы выходим на улицу холодным утром? Причины связаны с участком мозга, называемым гипоталамусом.

Гипоталамус – это командный центр вегетативной нервной системы, той части нервной системы, которая регулирует большинство функций организма без вашего сознательного участия. Это включает в себя поддержание постоянства внутренней среды организма, в том числе и температуры тела.

Получая нервные импульсы от температурных рецепторов кожи, гипоталамус действует как своего рода термостат для поддержания стабильной температуры тела. Обнаруживая низкие температуры, гипоталамус вызывает описанное ранее шунтирование крови из периферических структур, например пальцев рук и ног. Он уменьшает и приток крови к коже, поверхностные кровеносные сосуды которой позволяют теплу быстро уходить в окружающую среду. Кроме того, гипоталамус запускает серию непроизвольных сокращений мышц, высвобождающих тепло, более известных как дрожь.



Интересно, что некоторые температурные рецепторы кожи «учатся» игнорировать несущественные раздражители, что объясняет, почему стоять под горячим душем поначалу может быть больно, но потом становится комфортно. Этот феномен называется «температурная адаптация». Нечто подобное происходит на тактильном уровне, когда вы надеваете носки. Сначала мозг получает сигналы от рецепторов прикосновения и давления на коже ступней и лодыжек, и вы чувствуете, как носки натягиваются. Однако очень скоро нервная система начинает игнорировать эти незначимые тактильные стимулы, позволяя вам сосредоточиться на более важных вещах, например убедиться, что вы надели одинаковые носки. Сенсорная адаптация также может быть связана с запахами или звуками. К счастью, у нее есть свои пределы. Например, нервная система не адаптируется к раздражителям, которые могут быть вредными, как надетый носок с соринкой внутри или повышенное артериальное давление.

Способность поддерживать стабильную температуру тела изнутри называется «эндотермия», и те, у кого она есть – млекопитающие и птицы, – «эндотермы». Эта способность отличает их от эктотермов – рыб, земноводных и большей части пресмыкающихся. Этим холоднокровным существам, чтобы поддерживать в теле температуру, при которой ткани и органы смогут нормально функционировать, нужна энергия, поступающая извне (обычно от лучей солнца).

Независимо от того, как именно поддерживается постоянная температура тела, необходимо, чтобы она поддерживалась. Мириады химических реакций (то есть метаболических процессов) в организме могут происходить, только когда такие параметры, как температура, остаются в определенном диапазоне. Так как же эктотермы справляются с холодом, особенно с температурами, которые могли бы заморозить их тела и жидкости организма вроде крови?

Как уже упоминалось, гемоглобин – это железосодержащая молекула, основная функция которой – забрать кислород в легких или жабрах, перенести его и сбросить в ткани. И да, побочный продукт этого взаимодействия кислорода и гемоглобина – характерный красный цвет крови позвоночных. Но для тех из вас, кто, возможно, задается вопросом, есть ли исключение из правила краснокровных позвоночных, ответ – да, и такая кровь у антарктических ледяных рыб (семейство Channichthyidae). Известные китобоям XIX века задолго до того, как исследователи поймали одну из них в 1928 году, ледяные рыбы – единственные обнаруженные позвоночные, у которых во взрослом возрасте нет гемоглобина. Из-за этого их кровь почти прозрачна.

Я впервые услышал об этих уникальных созданиях, когда три семестра изучал морские науки в Саутгемптонском колледже Лонг-Айленда. Говард Райсман, профессор, преподававший мне ихтиологию, учил, что в крови ледяной рыбы не только нет гемоглобина, но и содержится уникальный набор белков, препятствующих замерзанию, который позволяет ей выживать при температурах, обычно замораживающих живое существо. Эти вещества действуют подобно антифризу в радиаторе автомобиля, химически снижая температуру замерзания жидкости. В организме ледяной рыбы белки «антифриза» ограничивают рост кристаллов льда в тканях, в том числе крови, и полых структурах, таких как сердце и кровеносные сосуды. Это явление открывает некоторые интересные перспективы перед исследователями в области медицины, которые экспериментируют с препятствующими замерзанию белками для предотвращения повреждения тканей и органов, каковые хранят на льду перед тем, как использовать для трансплантации и подобных процедур.



Интересно, что это свойство побудило европейскую пищевую компанию запатентовать штамм дрожжей, генетически модифицированный для производства тех же самых белков, предотвращающих замерзание, какие содержатся в крови ледяной рыбы35. Забавный поворот – сейчас компания использует этот материал для предотвращения образования кристаллов в мороженом. Более конкретно, съедобный антифриз избавляет любителей замороженных десертов от необходимости иметь дело с хрустящим льдом, который может образоваться, когда крошечные кристаллы мороженого тают, а затем снова замерзают в более крупные, менее вкусные кристаллы. Белки, препятствующие замерзанию, действуют, прикрепляясь к поверхности более мелких кристаллов и мешая им склеиваться в крупные куски36.

Правда, мой основной интерес к крови ледяной рыбы не имел ничего общего с улучшением вкусовых впечатлений любителей мороженого. Вместо этого я хотел узнать, каким образом ледяная рыба смогла развить такой странный биологический выверт и все же получать достаточно кислорода для жизни. По словам эксперта по ледяным рыбам из Университета Аляски в Фэрбенксе Кристин О’Брайан, объяснение кроется в их среде обитания и связанной с ней причудой физики, а также в анатомии и поведении.

Ледяные рыбы обитают в глубоких водах, омывающих берега Антарктики. Там обитает относительно мало видов рыб и еще меньше хищников (в основном тюлени и пингвины). Поэтому ледяные рыбы практически не сталкиваются с конкуренцией за криль, мелкую рыбу и крабов, которыми они питаются. Кроме того, они хищники, которые охотятся из засады, что означает – они двигаются короткими, быстрыми и редкими рывками. Без особой физической активности их организму требуется меньше кислорода.

Холодная вода сама по себе дает ледяной рыбе, не имеющей гемоглобина, дополнительное преимущество: она содержит больше кислорода, чем теплая. Это происходит потому, что молекулы в холодной воде движутся медленнее, чем в теплой. Когда молекулы движутся быстрее, кислороду легче высвободиться из молекулы H2O и вырваться наружу. В результате холодная вода в конечном итоге удерживает больше кислорода, что полезно для организмов, которым он необходим.

Исследования показывают, что самые первые предки ледяных рыб без гемоглобина были результатом ошибки – генетической мутации, которая произошла где-то около пяти миллионов лет назад. К счастью, из-за богатой кислородом окружающей среды эта мутация не сразу обрекла древних рыб на вымирание. По словам О’Брайан, эта мутация на самом деле вызвала масштабную реконструкцию сердечно-сосудистой системы ледяной рыбы. Это эволюционное изменение привело к тому, что у рыбы в четыре раза увеличился объем крови и в три раза – диаметр кровеносных сосудов по сравнению с краснокровной рыбой аналогичного размера, а сердце более чем в пять раз крупнее, чем можно было бы ожидать. Это означает, что, хотя кровяное давление и частота сердечных сокращений у ледяной рыбы низкие, объем крови, выходящей из сердца с каждым сокращением, высок. Кроме того, когда кровь достигает мышц и внутренних органов, чрезвычайно плотные капиллярные русла помогают повысить эффективность газообмена. Наконец, благодаря одному инновационному эволюционному повороту у ледяных рыб нет чешуи, покрывающей тело, и поэтому поглощение кислорода происходит не только через жабры, но и непосредственно через кожу.

Так что – да, изначально, возможно, предкам ледяных рыб повезло, что они жили там, где жили. Теперь они успешно компенсировали недостаток гемоглобина – жизненно важного носителя кислорода, содержащегося в крови практически всех других существующих позвоночных.


В то время как ледяные рыбы способны полностью исключить риск замерзания, вырабатывая препятствующие этому белки, другие виды выживают, позволяя себе замерзнуть. Когда температура резко падает, сердца лягушек, например североамериканской лесной лягушки (Rana sylvatica), могут остановиться на несколько недель. Это происходит потому, что они заморожены полностью, как и другие жизненно важные органы, например печень. Затем, когда приближается весна и начинает расти температура, лягушки и их сердца оттаивают, и предварительно замороженная пульсация восстанавливается.

Я поговорил с биологом из Университета Майами (Огайо) Джоном Костанцо, экспертом по этому феномену. Он сказал, что, хотя широкая общественность живо интересуется темой переносимости замораживания, сейчас ей посвящено лишь несколько исследований. По словам Костанцо, эта тема достигла пика популярности в 1990-х годах, сосредоточившись вокруг криоконсервации органов и тканей человека, но с тех пор исследования практически зашли в тупик.

Я живо припомнил сплетню, которую слышал в детстве: тело Уолта Диснея было заморожено после его смерти в 1966 году. Поговаривали, что оно оставалось в состоянии криогенной консервации на сверхсекретном объекте, расположенном в Диснейленде под аттракционом «Пираты Карибского моря». Помню свое разочарование, когда я узнал, что, по словам членов семьи, дядюшку Уолта на самом деле кремировали через два дня после смерти от рака легких.

Но почему лесные лягушки могут переносить заморозку, а лесорубы – нет? Я задал этот вопрос знатоку замороженных лягушек, который ответил, что ткани большинства живых существ не могут разморозиться целыми – их слишком сильно повреждают формирующиеся кристаллы льда. «Вообразите острые ледышки, растущие между тканями, между клетками и внутри их, – говорит Костанцо. – Они разорвут все в клочья». То есть накопление внеклеточного льда может быть проблемой, но, когда лед появляется внутри самих клеток – это, в общем, смертельно.

Кроме того, что кристаллизация льда вызывает структурные повреждения, замораживание приводит к чрезмерному усыханию клеток из-за потери жидкости, разрушает мембраны и их структурные компоненты, истощает запасы молекул, богатых энергией, и затрудняет выведение из клеток отходов, которые могут накопиться до токсичных уровней.

Так как же лесная лягушка справляется с роковыми факторами замораживания?

– Когда лесная лягушка застывает, она охлаждается до температуры ниже точки замерзания, – сказал мне Костанцо. – Они живут в лесу, поэтому к тому моменту они уже устроились под подстилкой из листьев на лесной почве. Конечно, вокруг холодает и повсюду кристаллы льда, и эти кристаллы в конце концов пропитывают влажную кожу лягушки.

Он напомнил, что переход воды из жидкой фазы в твердую – реакция экзотермическая, то есть при этом выделяется тепло. В результате температура тела лягушки на самом деле резко повышается в первые часы замораживания. Учащается и ее сердцебиение, почти вдвое, при этом сердце перегоняет в тело криопротекторы. Это вещества, которые предотвращают замораживание тканей (как белок-антифриз в крови ледяной рыбы) и защищают клетки от повреждения, когда они все же замерзают.

Одно из таких веществ на самом деле очень распространенное – глюкоза, содержащая большое количество энергии, то есть сахар, который высвобождается в кровоток из печени. Когда тело лягушки застывает, ее печень начинает расщеплять запасы крахмалистого гликогена[62] в глюкозу. Это происходит с огромной скоростью, в кровь поступает в 80 раз больше сахара, чем обычно. Такой скачок уровня глюкозы предотвращает формирование льда внутри клеток, способствуя выведению из них воды под влиянием осмоса – еще одной версии нашей давней подруги диффузии. Вода движется из области более высокой ее концентрации – клеток – к более низкой, в насыщенное сахаром клеточное окружение[63]. Это предотвращает набухание и разрыв клеток при замерзании. Об этом движении воды мы узнаем побольше чуть позже.

Зоолог Кен Стори предположил, что такое высвобождение глюкозы – утрированная реакция «сражайся или беги», при которой стресс заставляет мозг посылать в печень сигнал сбрасывать глюкозу в кровеносную систему. Содержащие большое количество энергии молекулы глюкозы могут быть использованы как аварийный запас, чтобы обеспечить «сражение» или «бегство». По-видимому, аналогичный сигнал тревоги возникает, когда начинается превращение лягушки в лягушачью ледышку.

Костанцо и его коллеги сосредоточили свои недавние исследования на другом криопротекторе, азоте, и их данные говорят о том, что некоторые кишечные бактерии остаются активными внутри замороженных хозяев. Бактерии выделяют фермент, который высвобождает азот из мочевины, находящейся в организме лягушки. Считается, что азот, как и глюкоза, защищает от повреждения при застывании и оттаивании, возможно, потому, что он замерзает при крайне низкой температуре (– 210 °C)37.

Все вышеописанное, по словам Костанцо, происходит во время первой фазы замерзания. Через несколько часов первоначальный скачок температуры тела снижается, и лягушка снова начинает остывать. В конце концов ее сердце перестает биться и кровь замерзает в сосудах. В таком состоянии древесная лягушка остается большую часть периода замерзания, что может продолжаться от полусуток во время похолодания до нескольких месяцев в расположенных за полярным кругом частях ареала их обитания.

– Все это время, – сказал Костанцо, – нет ни дыхания, ни сердечной деятельности.

Я спросил, определял ли кто-нибудь, прекращается ли электрическая активность мозга лягушки. Если электроэнцефалограмма (ЭЭГ) не показывает электрической активности мозга, это означает, что можно констатировать клиническую смерть; и мне было любопытно, можно ли технически считать просыпающихся лягушек зомби. Костанцо рассмеялся. Он сказал, что слышал, будто ЭЭГ замороженной лягушки не показывает электрической активности, но не может привести источник, подтверждающий или опровергающий этот феномен[64].

Еще я узнал, что от воздействия замораживания лягушку защищают не только циркулирующие криопротекторы. По-видимому, есть еще один фактор – массивное перераспределение воды в теле амфибии.

Обычно вода движется в клетки и из них под влиянием осмоса. Поскольку жидкости внутри организма (например, кровь и межклеточная жидкость) в основном состоят из воды, жизненно важно, чтобы уровень растворенных в них веществ оставался постоянным. Иначе клетки будут терять воду или разбухать по мере того, как она будет двигаться туда-сюда, выравнивая концентрацию.

В замерзающих лягушках увеличенная концентрация глюкозы создает осмотическое давление во всем организме. Но, если вода покидает клетки, очевидно, она покидает и сами органы, в результате во время замораживания они обезвоживаются.

– Например, сердце и печень теряют более половины обычного содержания воды, – сказал Костанцо.

– И куда девается эта вода? – спросил я.

– В цело́м, полость тела, нафаршированную кишками, – ответил знаток замороженных лягушек.

Я попытался представить себе это.

– Так о каком количестве воды идет речь?

– Если бы вы заморозили древесную лягушку, а потом ее препарировали, внутренности бы выглядели как рожок мороженого.

Помню, я подумал, что этот ученый явно видел такое мороженое с лягушачьим вкусом, и мгновение спустя он подтвердил мои подозрения. С энтузиазмом, который могут полностью оценить только те, кто, например, съел человеческую плаценту во имя науки, я слушал, как Костанцо описывал, как его команда тщательно вычерпала и взвесила ледяную лягушку, чтобы определить, какой процент от общей массы тела составляет вода.

Стоит отметить, что способность переносить обезвоживание не слишком редка среди лягушек. Наземные лягушки и жабы часто проявляют толерантность к высыханию. Вполне возможно, что эволюция просто улучшила эту систему, чтобы повысить устойчивость к замораживанию. В конце концов Костанцо с коллегами пришли к выводу, что обезвоживание и перенос жидкости в цело́м позволяет лягушке заморозить в теле много воды, не рискуя повредить органы, поскольку большая часть льда накапливается за пределами жизненно важных областей. Когда наступает весна и лягушка оттаивает, полученная вода возвращается для регидратации клеток, а избыток глюкозы уходит в печень, где снова перерабатыватся в гликоген и сохраняется.

Интересно, что ни Костанцо, ни другим исследователям не ясно, что именно стимулирует сердце снова биться после оттаивания. Нельзя указать на какую-то определенную температуру или время в процессе оттаивания, когда запускается сердцебиение. Но что бы ни стимулировало оживление – его не смогли пронаблюдать в лабораторных исследованиях близкого наземного рода, северной леопардовой лягушки (Lithobates pipiens).

– После оттаивания было несколько ударов сердца, – сказал Костанцо. – И казалось, что [частота сердечных сокращений] собирается увеличиться и нормализоваться. Но потом все просто пошло прахом.

Он рассказал, что четкого объяснения разным реакциям у двух близких родов нет, но, вероятно, у этих лягушек просто не сформировались защитные приспособления как у Rana sylvatica.

Я спросил Костанцо, не остается ли у лесных лягушек каких-либо неблагоприятных последствий замораживания. Он объяснил, что, хотя нет никаких доказательств того, что замораживание влияет на продолжительность жизни лягушек, оно воздействует на эффективность спаривания, поскольку недавно оттаявшие лягушки проявляют мало интереса к противоположному полу.

В лабораторных экспериментах на самцах лесных лягушек, которых поместили в пластиковые испытательные зоны, Костанцо и его команда показали, что испытуемые проявляли мало интереса к сексу в течение суток после оттаивания. И даже по истечении этого времени, в лабораторных условиях они не могли потягаться с контрольными образцами, которых не замораживали38. Одна из гипотез заключается в том, что организмы оттаявших лягушек слишком заняты избавлением от обильного количества глюкозы, чтобы справиться с трудностями спаривания. Другим существенным негативным фактором может быть то, что, хотя часть глюкозы, используемой в процессе замораживания, получается из гликогена, накопленного в печени, дополнительный гликоген поступает в результате распада собственного тела лягушки. Из-за этой формы аутоканнибализма масса прыжковых мышц ног за время спячки может уменьшиться на 40 %[65]. В результате свежеоттаявшие самцы лягушек могут быть физически не способны преследовать самок – до тех пор пока мышцы конечностей не восстановят прежний размер и функции.


Этот временный провал в сексуальной жизни оттаявших древесных лягушек – пример компромиссов, связанных со всеми приспособительными механизмами. Например, замкнутые системы кровообращения могут транспортировать больше газов, отходов и питательных веществ, но их обслуживание обходится дороже (с точки зрения энергии). Кроме того, из-за своей сложности эти системы более восприимчивы к поломкам. Это отличительная черта эволюционной биологии: организмы, которые получают преимущество, почти наверняка одновременно платят за это. Возможно, самый известный пример компромисса связан с серповидно-клеточной болезнью, наиболее распространенной из наследственных заболеваний крови.

Как многие из нас узнали на уроках биологии в средней школе, гены – это крошечные участки наших наследственных чертежей, которые контролируют развитие одного или нескольких признаков (например, цвета волос или группы крови). Они ходят парами, причем каждый ген из пары располагается на одной из двух сходных (то есть гомологичных) хромосом. У людей 23 пары гомологичных хромосом, и в общей сложности они содержат где-то от 20 до 24 тысяч генов. Возможно, вы также помните, что мы получаем одну хромосому в каждой паре – а следовательно, один ген в каждой паре – от матери, а вторую от отца. Это происходит, когда один из папиных сперматозоидов сливается с одной из маминых яйцеклеток, образуя единую клетку, которая размножается, развивается и дифференцируется в нас.

Как выяснилось, гены, которые вызывают серповидно-клеточную болезнь, становятся проблемой, только если у кого-то оказывается две копии гена этого заболевания. И в некоторых этнических группах невероятно распространена одна унаследованная копия. Примерно 8 % афроамериканцев – носители серповидно-клеточной болезни, это означает, что они получили один ген мутантного гемоглобина либо от матери, либо от отца – но не от обоих. Эти носители, как правило, живут нормальной жизнью, без каких – либо проблем со здоровьем, связанных с серповидными клетками.

Однако, когда человек рождается с двумя мутантными генами гемоглобина, возникают серьезные проблемы из-за выработки аномальной формы этого белка, называемой гемоглобином S[66]. В отличие от нормального гемоглобина, гемоглобин S образует длинные волокна, которые заставляют эритроциты, несущие их, скручиваться в жесткие формы полумесяца (или серпа). Эти серповидные клетки переносят меньше кислорода, чем клетки, содержащие нормальный гемоглобин, и в результате в ткани поступает меньше кислорода.

Наиболее существенная проблема заключается в том, что деформированные серповидные клетки недостаточно податливы, чтобы проскользнуть в крошечные капилляры, как это делают нормальные эритроциты. Вместо этого они в конечном итоге блокируют мелкие сосуды. Такой затор нарушает кровоснабжение определенных участков тела, например конечностей. Еще он стимулирует болевые рецепторы – это способ организма предупредить нас о том, что что-то не так. В конечном счете эта закупорка приводит к опасному для жизни повреждению органов, например почек[67].

Часто те, кто изучает у меня анатомию и физиологию спрашивают, почему естественный отбор со временем не уничтожил ген мутантного гемоглобина. Они обосновывают это тем, что до появления современной медицины у унаследовавших оба гена мутантного гемоглобина было гораздо меньше возможностей дожить до взрослого возраста, а следовательно, передать дефектный ген следующим поколениям. Так почему же тогда, спрашивают студенты, этот мутантный ген не исчез со временем? Как оказалось, ответ связан с самым серьезным из эволюционных компромиссов.

Первая подсказка заключается в том, что серповидно-клеточная болезнь наиболее распространена у людей, чьи предки пришли из Африки, Аравийского полуострова, Средиземноморья, Южной и Центральной Америки. В этих регионах высока заболеваемость малярией и, как оказалось, носители серповидных клеток более устойчивы к ней, чем люди, у которых нет мутантного гена. Таким образом, в местах, где переносимый комарами убийца часто становится угрозой номер один для жизни человека, наличие единственной копии мутантного гена гемоглобина фактически повышает репродуктивные возможности, так как больше носителей избегают смерти от малярии и передают свои гены дальше. По этой причине мутация остается в генофонде. К сожалению, цена этого конкретного преимущества смертельно высока для тех, кто несет две копии мутантного гена и у кого развивается серповидно-клеточная болезнь. Такова природа компромиссов.


Как мы уже видели, низкая температура окружающей среды (она же температура воздуха в непосредственном окружении) может стать значительным препятствием для выживания, и это привело к особенно заметным эволюционным компромиссам. Некоторые виды сезонно мигрируют на огромные расстояния в теплые края, другие в качестве изоляции от холода развили толстый мех. Третьи, такие как ледяные рыбы и древесные лягушки, сформировали экстремальные реакции на холодные условия. Однако гораздо чаще животные, подверженные зимним изменениям, впадают в состояние торпора или спячки, которые создают серьезные задачи для сердца и кровеносной системы позвоночных.

Торпор[68] – явление, которое можно назвать спячкой-лайт, возникает, когда происходит контролируемое и выраженное снижение скорости метаболизма, то есть скорости расхода энергии организмом. Приступы торпора обычно длятся менее суток, в то время как спячку можно рассматривать как многодневное состояние торпора, прерываемое периодическими пробуждениями.

Долгое время ученые считали, что торпор – это приспособление млекопитающих, но недавние исследования указывают на нечто совершенно иное. Я поговорил с Мирандой Данбар, адъюнкт-профессором биологии в Университете Южного Коннектикута, чьи исследования сосредоточены на зимней спячке летучих мышей. Она объяснила, что многие эксперты теперь рассматривают торпор млекопитающих как пережиток более ранней эволюционной особенности.

Млекопитающие – эндотермы, они способны создавать и поддерживать собственную температуру тела, и эта особенность позвоночных сформировалась в ходе эволюции относительно поздно. Еще примерно четверть миллиарда лет назад большинство, если не все, позвоночные были эктотермами – состояние, при котором регулирование температуры тела зависит от внешних источников. Подобно современным рыбам, амфибиям и рептилиям, эти эктотермы справлялись с низкими температурами окружающей среды, располагая свои тела таким образом, чтобы максимально увеличить количество тепла, которое они могут получить от окружающей среды. Любой, кто видел черепаху, греющуюся на солнце на скале, видел эктотерма в действии. То же самое можно представить в отношении продрогшего хамелеона или охлажденной кобры.

Когда некоторые рептилии начали эволюционировать в млекопитающих, у них сохранились такие черты, как торпор и гетеротермия (способность регулировать температуру тела в соответствии с температурой окружающей среды). Хотя эндотермы меньше подвержены влиянию температуры окружающей среды, чем их эктотермические родственники, им требуется много энергии для обеспечения метаболических процессов и поддержания стабильной температуры тела. Когда наступает зима и температура воздуха падает, потребность в энергии только возрастает, а пищи становится недостаточно.

– Таким образом, – сказала мне Данбар, – зимой, когда животным практически негде добыть энергию, они впадают в оцепенение, которое может продлиться весь сезон – зимнюю спячку.

Я полюбопытствовал, каким образом могла возникнуть зимняя спячка у летучих мышей, учитывая, что их предки, судя по всему, эволюционировали в тропиках.

– Кажется нелогичным, – говорит Данбар, – думать, будто летучие мыши будут использовать спячку и торпор в тропиках, но они имеют такое приспособление.

Она объяснила, что в очень жарком климате мелкие млекопитающие, такие как летучие мыши, развили способность отключать химические реакции, которые обычно помогают им поддерживать стабильную температуру тела. Поскольку окружающая среда обеспечивает источник нагрева, им не нужно тратить энергию питательных веществ, чтобы оставаться в тепле. Это замедление метаболических процессов на самом деле похоже на то, что происходит, когда летучие мыши впадают в торпор в более холодном климате. Предположительно, когда они вышли из тропиков, эволюция просто изменила эти способности, чтобы справиться с другим температурным экстремумом.

Хотя летучие мыши славятся тем, что впадают в спячку в термически стабильных местах, таких как пещеры и шахты, многие из них могут обойтись практически любым местом.

– Мы видели, как они остаются в спячке под рыхлой корой деревьев и в дуплах, в искусственных сооружениях и даже на земле, под опавшими листьями, – сказала мне Данбар. – Но, вероятно, самый странный пример – летучие мыши Японии, которые зимуют в снегу.

В недавней статье, посвященной уссурийскому трубконосу (Murina ussuriensis), исследователи отметили, что зимующих под снегом мышей обычно находят только после начала зимней оттепели39. В 21 из 22 случаев они были обнаружены в одиночестве в небольших конусообразных углублениях тающего снега. Летучие мыши свернулись в сферу или полусферу, такие позы оптимальны для сохранения тепла. Если исследователи Хирофуми Хиракава и Ю Нагасака правы в своих выводах, это всего лишь второй зарегистрированный случай спячки млекопитающего в снегу. Первый случай – это белые медведи (Ursus maritimus), хотя вопрос о том, действительно ли они впадают в спячку, остается открытым.

Самцы белых медведей активны круглый год, а самки близки к спячке, когда устраиваются в зимние берлоги вместе с детенышами, но температура их тела никогда не падает так сильно, как это обычно бывает во время подобного физиологического состояния. По-видимому, это адаптация, которая позволяет самкам выкормить детенышей. Таким образом, взрослые самки медведей ничего не едят в течение этого периода (до 8 месяцев), и скорость их метаболизма уменьшается (например, частота сердечных сокращений может упасть с 40 до 8 ударов в минуту), но истинная спячка предполагает снижение температуры тела в течение длительного периода. То есть вполне вероятно, что трубконосы могут считаться единственными, кто переносит зимнюю спячку под снегом[69].

Помимо уменьшения температуры, важная особенность зимней спячки – снижение скорости метаболизма, потому что это позволяет летучим мышам и другим существам, впадающим в нее, использовать за зиму меньше кислорода и питательных веществ. Точно так же, как частота сердечных сокращений медведя падает с 40 ударов в минуту до 8, частота сердечных сокращений летучей мыши может снизиться с 500–700 ударов в минуту до 20. Во время спячки кровь отводится от конечностей в середину тела, как и у замерзших людей, чтобы греть и снабжать наиболее жизненно важные органы. Однако существенная разница между людьми и впадающими в спячку животными заключается в том, что сердца последних приспособились функционировать при низких температурах и низком содержании кислорода, что могло бы вызвать фибрилляцию – катастрофически быстрое, нерегулярное и несинхронизированное сокращение мышечных волокон сердца – у тех, кто не впадает в спячку, например людей.

Поскольку пищи нет, питание для впавших в спячку поступает из накопленного вещества под названием «бурая жировая ткань», которая у летучих мышей хранится в небольших отложениях между лопатками. В отличие от большей части жировой ткани, здесь жир расщепляется с помощью химических реакций, которые непосредственно производят тепло, не расходуя энергию на промежуточные стадии. Бурая жировая ткань есть и у человеческих младенцев. Это связано с тем, что младенцы особенно уязвимы к холоду. Требуется некоторое время, чтобы механизмы регулирования температуры новорожденного (например, способность дрожать) установились и начали работать. Более того, поскольку дети маленькие, площадь поверхности их тела относительно велика – та же проблема соотношения поверхности к массе, с которой сталкиваются летучие мыши и другие мелкие животные. В результате дети теряют тепло примерно в четыре раза быстрее, чем взрослые. Недоношенные дети и дети с низким весом при рождении особенно подвержены проблемам, связанным с регулированием температуры, потому что у них меньше бурого жира, который можно сжечь. Это одна из причин, по которой недоношенные дети часто проводят первые недели своей жизни в теплых инкубаторах.

Бурый жир объясняет и пухлый период в развитии детей, который длится до тех пор, пока большая часть этой ткани не сгорит. У взрослых людей остается очень мало (если вообще остается) бурого жира, причем эти небольшие количества обычно ограничиваются такими местами, как верхняя часть спины, шея и позвоночный столб.

У летучих мышей и других впадающих в спячку видов бурый жир расходуется в течение всего периода гибернации, метаболизируясь для высвобождения тепла всякий раз, как температура тела животного опускается до некоторой отметки. Проблемы могут возникнуть, если впавших в спячку животных неожиданно будят, побеспокоив (например, любознательные люди). Поскольку небольшая часть бурого жира сжигается во время каждого возбуждения, существует реальная угроза того, что животные умрут от голода, если их жировые запасы сгорят до того, как улучшение погодных условий позволит им искать альтернативные формы энергии (то есть пищу).

Один из интересных побочных эффектов зимней спячки – она позволяет животным жить дольше и стареть медленнее. Летучие мыши могут жить в дикой природе более 20 лет, что необычно долго для такого маленького млекопитающего. Подавляющее большинство подобных животных имеют чрезвычайно короткую продолжительность жизни, как, например, малая бурозубка (Sorex minutus). Эти крошечные хищники весят около шести граммов и прожигают свою гиперактивную жизнь примерно за 18 месяцев.

Миранда Данбар рассказала мне, что прочитала исследование, опубликованное Комитетом по недавно вымершим организмам в Американском музее естественной истории, в котором был сделан вывод, что за последние 500 лет подтверждено вымирание 61 вида млекопитающих40.

– Из них три вида – впадающие в спячку летучие мыши, – сказала она. – Должно быть, они что-то делают правильно.

7
Ода Бэби Фэй

Оставшиеся снаружи переводили взгляды от свиней к людям, от людей к свиньям, снова и снова всматривались они в лица тех и других, но уже было невозможно определить, кто есть кто.

Джордж Оруэлл, «Скотный двор»[70]

К этому моменту мы довольно много узнали о сердцах животных и связанных с ними сосудистых схемах. Хотя анатомические различия между некоторыми из этих систем кажутся огромными, их функции во всем животном мире примерно одинаковы – перекачивать кровь или ее беспозвоночный эквивалент по всему телу. Скоро мы обратим наше внимание внутрь себя, на собственные сердца. Но, прежде чем мы это сделаем, давайте посмотрим, как сходство анатомии и функций привело к дополнительным, неожиданным связям между нечеловеческими и человеческими сердцами.

В начале 1980-х Леонард Бейли (1942–2019), кардиохирург медицинского центра Университета Лома-Линда в Калифорнии начал эксперименты по трансплантации сердец ягнят козлятам. В итоге его подопытные не только дожили до взрослого возраста, но и смогли размножаться и иметь собственных «детей». Это воодушевило Бейли и его команду, ученые надеялись, что когда-нибудь смогут использовать ту же технику для трансплантации у очень особенной группы человеческих новорожденных – а именно детей, у которых в те времена не было шансов выжить из-за неоперабельного порока сердца. В случае с детьми донорские сердца должны были брать у бабуинов, которые генетически, эволюционно и физиологически сходны с людьми. С точки зрения сердечно-сосудистой системы сердца бабуинов почти идентичны человеческим, и, что особенно важно, у них даже есть похожие группы крови A, B и AB, хотя тип 0 встречается редко.

В октябре 1984 года коллега Бейли, неонатолог Дуглас Деминг, связался с матерью одного такого ребенка и сказал ей, что существует протокол трансплантации, который может спасти ее дитя. Приехав из дома, города Барстоу, штат Калифорния, в Лома-Линда и встретившись с Бейли, молодая женщина поначалу задалась вопросом, не был ли он безумным ученым. Но после того, как доктор потратил долгие часы, внимательно изучая вместе с ней результаты предыдущих исследований, отчаявшаяся мать дала разрешение на операцию, прекрасно зная, что она может разбить ей сердце.

Девочка, которая стала известна миру под именем Бэби Фэй, родилась 14 октября 1984 года с пороком сердца, который называется «синдром гипоплазии левых отделов сердца» (СГЛОС). В те времена безальтернативно смертельный, СГЛОС характеризуется недоразвитием левого желудочка и полностью или частично закрытыми митральным (двустворчатым) и аортальным клапанами. Среди симптомов – проблемы с дыханием и питанием, а также синий или фиолетовый оттенок кожи, губ и ногтей – признак недостаточного снабжения кислородом.



Хирургическая бригада выбрала наиболее совместимого из шести детенышей бабуинов, которых можно было использовать в качестве доноров, и 26 октября в медицинском центре Университета Лома-Линда была сделана операция. В отдельной операционной команда врачей удалила сердце бабуина, поместила его в емкость с холодным физиологическим раствором и отнесла в палату, где Бэби Фэй окружала хорошо скоординированная хирургическая бригада во главе с Бейли. Сердце Бэби Фэй, которое было в ужасном состоянии, удалили, и в грудную клетку поместили донорское. По словам иммунолога Сандры Нельсен-Каннареллы, одной из врачей хирургической бригады, оно подошло идеально. Бейли с коллегами эффективно и без заминок пришили сердце к нужному месту. Затем наступил исторический момент, когда они снова согрели ребенка и позволили крови течь сквозь недавно имплантированное сердце. Через несколько мгновений оно начало биться.

– В комнате не осталось никого с сухими глазами, – сказала Нельсен-Каннарелла в 2009 году создателям документального фильма «Сердце Стефани: История Бэби Фэй». – Когда мы услышали это сердцебиение, у всех перехватило дыхание.

Она добавила, что ничего в сердце не казалось странным и не напоминало о предыдущем владельце.

– Оно выглядело как совершенно нормальное человеческое сердце, – сказала она. – Сердце как сердце.

Но пока Бэби Фэй выздоравливала, а врачи, которые ухаживали за ней, постоянно находились в ее палате, произошло кое-что еще. Эта история стала сенсацией в средствах массовой информации всего мира, после чего у больницы и дома Леонарда Бейли стали собираться сотни пикетчиков. Протестующие усомнились в этичности пересадки сердца бабуина человеку, рассматривая это с нескольких точек зрения, от защиты прав животных до неприемлемости трансплантации. Более того, когда репортеры выяснили личности родителей Бэби Фэй, то начали преследовать их круглые сутки и писать совершенно неуместные и клеветнические статьи об их жизни. Не оставили без внимания и Бейли с командой, и их искренняя попытка спасти умирающего ребенка оказалась похоронена под шквалом заявлений о том, что они провели операцию только ради славы, которую она им и принесла. К счастью, буря в средствах массовой информации вызвала у некоторых сочувствие, и молодая мать Бэби Фэй получила от общественности сотни писем поддержки.

Через несколько дней Бэби Фэй очнулась, ее сняли с аппарата искусственной вентиляции легких, и она смогла поесть самостоятельно. Медицинская команда и родители были в восторге. Конечно, и это типично для пациентов, перенесших трансплантацию, ей назначили иммунодепрессант, один из относительно новых, – циклоспорин, чтобы предотвратить отторжение пересаженного органа.

Ближе к концу второй недели после операции начались проблемы – у Бэби Фэй появились симптомы, как Бейли с командой поначалу решили, говорящие о реакции отторжения. Это достаточно распространенное явление после пересадки органов, врачи ожидали его и отреагировали соответствующим образом, усилив подавление иммунитета. Но, когда ситуация не улучшилась, команда Бейли начала подозревать, что на самом деле это была аутоиммунная реакция – ситуация, в которой иммунная система организма фактически атакует свои собственные здоровые клетки и ткани. В данном случае врачам пришлось бороться с отключением систем органов по всему телу Бэби Фэй.

Бэби Фэй скончалась всего через три недели после трансплантации, 15 ноября 1984 года. На пресс-конференции Бейли выразил сожаление о потере драгоценной жизни и сказал: «Она займет особое место в нашей памяти благодаря тому, что она и ее родители сделали, чтобы дать луч надежды детям в будущем».

Хотя поначалу настоящая причина аутоиммунного ответа Бэби Фэй и последующей смерти была загадкой, позже Бейли выяснил, что это произошло из-за несоответствия группы крови пациента-человека и донора-бабуина, у Бэби Фэй была кровь группы 0, а у донора-бабуина – АВ. Бейли назвал это «тактической ошибкой с катастрофическими последствиями».

«Если бы у Бэби Фэй была кровь группы АВ, она могла бы жить и по сей день», – сказал он в 1985 году газете Los Angeles Times.

Он объяснил, что решение о проведении трансплантации было основано на ошибочном убеждении, будто несовместимость групп крови не станет большой проблемой и ее можно будет обойти с помощью иммунодепрессантов. К сожалению, это оказалось трагической ошибкой по причинам, которые будут более подробно рассмотрены позже, в главе, посвященной переливанию крови.

Несмотря на трагедию смерти Бэби Фэй, ее случай, по словам Сандры Нельсен-Каннареллы, положил начало революции трансплантации. История Бэби Фэй привлекла внимание общественности к судьбе младенцев с врожденными пороками сердца и указала на отчаянный недостаток донорских органов для всех возрастов. Благодаря увеличению количества неонатальных донорских органов команда Бейли вскоре перешла от межвидовой трансплантации (сейчас более известной как ксенотрансплантация) к неонатальной трансплантации от человека к человеку. За период с 1984 по 2017 год Бейли выполнил 375 трансплантаций сердца от человека к человеку в детской больнице Университета Лома-Линда.

Однако другие ученые продолжали исследования ксенотрансплантатов. И хотя сердца приматов действительно похожи на человеческие, в конечном итоге специалисты решили, что это неподходящий вариант донора. Основная причина состоит в том, что приматы (включая бабуинов, шимпанзе и горилл) не производят множество потомков, что ограничивает потенциальную доступность их органов.



Ученые решили, что свиньи подойдут лучше. Не только потому, что их сердца очень похожи на человеческие по размерам и форме, но и потому, что самки свиней могут породить множество поросят. Хотя существует проблема с несовместимостью тканей, на ее решение направлены усилия по генной модификации экспериментальных свиней с помощью редактора генома CRISPR. Эта техника генной инженерии может использоваться не только для того, чтобы предотвратить отторжение свиных органов человеческой иммунной системой, но и для того, чтобы вырезать генетические последовательности эндогенных ретровирусов свиней, которые потенциально могут передаваться людям[71]. Недавно исследователи начали пересадку этих генетически модифицированных органов свиней приматам (не людям), и ожидается, что доклинические исследования начнутся в 2020 году.

Сегодня прогноз для новорожденных с синдромом гипоплазии левых отделов сердца значительно улучшился по сравнению с 1984 годом. В дополнение к вариантам трансплантации сердца от человека к человеку и иммунологически безопасным ксенотрансплантатам разработана серия из трех замечательных операций на сердце (вместе известных как поэтапная реконструкция).

Первая операция проводится через несколько дней после рождения, при этом правая сторона сердца, обычно получающая бедную кислородом кровь перед тем, как направить ее в легкие, хирургически преобразуется, чтобы выполнять роль, которую в норме играет левая сторона сердца, – а именно получение богатой кислородом крови от легких и перенос ее в тело. Врачи используют хирургические пластыри, трансплантаты и другие приспособления[72], чтобы в легкие поступало достаточно крови для того, чтобы новорожденный мог дожить до второй процедуры.

Во время второй операции, которую делают в течение полугода от рождения, изменяют конфигурацию верхней полой вены так, чтобы она полностью обходила сердце, принося бедную кислородом кровь из верхней части тела непосредственно в легкие. Это частично освобождает правую сторону сердца для новой задачи[73].

Наконец, в возрасте от полутора до трех лет, ремоделируется и нижняя полая вена. В результате этих трех операций вся кровь с истощенным запасом кислорода от тела направляется непосредственно в легкие, а правый желудочек полностью принимает на себя роль левого желудочка, перекачивая обогащенную кислородом кровь по аорте в тело!

Какими бы удивительными ни были спасительные хирургические процедуры, такие как поэтапная реконструкция, столь же невероятной кажется перспектива использования готового запаса генетически измененных свиных сердец и других органов, чтобы помочь устранить долгие и часто смертельные очереди на трансплантацию, которые существуют в настоящее время.

Так как же наши знания о сердце продвинулись так далеко?

Как скоро увидят читатели, короткий ответ таков: доходило до нас долго.

Часть 2
Что мы знали и что думали, будто знаем

Примечание автора

Древние трактовки анатомии и физиологии систем органов человека столь же удивительны, сколь и разнообразны. Еще они могут здорово сбивать с толку. Основная причина этого – фрагментарный характер древних медицинских текстов и папирусов. Некоторые из них представляют собой оборванные куски намного более крупных работ, другие – сборники информации, написанные несколькими авторами, порой работавшими в разные века и часто противоречащими друг другу.

Более того, ни к одному из источников этих сведений нет непосредственного доступа: все, что мы получаем, – это современные переводы. Многие работы описывают сложные структуры, такие как вены, артерии и нервы, и сложные состояния, такие как стенокардия и инфаркт миокарда, а работа переводчика субъективна, это всего лишь попытка точно интерпретировать слова из древнего языка и перефразировать их на другом. Несомненно, после этого не все остается таким, как было задумано изначально.

Еще один неизбежный момент: древние врачи и ученые во многом ошибались. Они пользовались примитивными инструментами, если те вообще у них были, и работали в жестких социальных и религиозных рамках. Более того, многие из них не были привязаны к специализации, как те, кто работает в науке сегодня. Древние ученые-медики писали стихи, комментировали политические и социальные события и были экспертами в других научных областях, например физике и математике. Учитывая эти различия, гораздо разумнее ценить то, что древние врачи сделали правильно, а не судить о том, в чем они ошибались. Мы также можем считать некоторые из этих ошибок напоминанием об опасностях, присущих логическому мышлению. Используемые учеными, учителями и врачами без критики или пересмотра медицинские знания преподавались и практиковались механически, и в результате большая их часть проходила сквозь века неисправленной.

8
Сердце и душа: сердечно-сосудистая система древности и Средневековья

Все, что мы знаем, все еще бесконечно меньше, чем все, что остается неизвестным.

Уильям Гарвей, Exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus[74]

Когда древние египтяне готовили человеческие тела к погребению, они удаляли каждый орган по очереди. К сердцу, которое называли аб (иногда иб) и хати, во время процедур бальзамирования относились с почтением, поскольку считалось, что оно хранит запись всех хороших и плохих поступков умершего41. Его сохраняли в сосуде или помещали обратно в тело, чтобы в загробной жизни, взвесив, сравнить с пером Маат, богини истины и справедливости, которая будет судить, жил ли владелец сердца добродетельно[75]. С другой стороны, мозг посмертно не взвешивали. Вместо этого его бесцеремонно выдирали крючком через нос и выбрасывали – явный признак того, что древние египтяне мало думали о его функции или важности.

Если мы поставим себя на место древних египтян, мы поймем, что считать сердце вместилищем души вполне логично.

В работе, написанной в 1978 году, историк из Кембриджского университета Роджер К. Френч объяснил это так: живые существа были теплыми. Они дышали и двигались, как от рождения, так и в ответ на внешние изменения. Сердце тоже было теплым и двигалось. Это движение было врожденным, связанным с дыханием, и оно явно реагировало на внешние изменения – например ускорялось, когда человек подвергался опасности42. «Сердце и связанные с ним сосуды были центром физиологии живого тела в Египте, – писал Френч. – Пульс – это “говор” сердца в сосудах, сосуды несли от сердца слизь и гуморы, необходимые каждой части тела, сосуды отвечали за патологическое состояние, и они несли “дыхание жизни” и “дыхание смерти”»43.

Для тех философов, которые искали место души или душ, именно сердце стало ответом.



Некоторые современные переводы египетской «Книги сердца», первоначально датируемой примерно 1555 годом до н. э., указывают на то, что египетские врачи, возможно, действительно обладали впечатляющими знаниями о патологиях, связанных с сердцем, таких как инфаркты и даже артериальные аневризмы44. При аневризмах ослабленные стенки артерий опасно расширяются. Как правило, они возникают в средних и крупных артериях, причем наиболее часто поражается грудная и брюшная аорта, а также подвздошные, подколенные (за коленом), бедренные и сонные артерии. Артериальные аневризмы часто называют «молчаливыми убийцами» из-за их бессимптомной природы и из-за того, что разрыв аневризмы аорты и тесно связанное с этим расслоение аорты убивают от 75 до 80 % пострадавших45. Расслоение аорты – это разрыв внутренней оболочки аорты, приводящий к утечке крови, которая затем накапливается между оболочками (слоями) артерии. Повышение давления приводит к высокому риску разрыва. Считается, что 90 % смертей от разрывов аневризм и расслоений аорты можно предотвратить с помощью ультразвукового скрининга, который позволяет обнаружить патологию до того, как сосуды разорвутся[76].

Однако историк и писатель Джон Нанн в своей книге «Древнеегипетская медицина» (Ancient Egyptian Medicine) предостерег от излишнего доверия знаниям древних египтян об аневризмах и других подобных специфических заболеваниях, объяснив, что медицинские папирусы «трудно интерпретировать в терминах современных концепций кардиологии» как из-за различий в концептуальных подходах, так и из-за сложности точного перевода иероглифов46.

Но хотя древние знания об аневризмах остаются гипотетическими, на более твердой почве лежит вера египетских врачей в то, что воздух, втягиваемый через нос, проходит через легкие и попадает в сердце, откуда перекачивается в тело по артериям, создавая периферический пульс. По общему признанию, эта концепция звучит странно, но Нанн отметил, что если слово «воздух» мы заменим на «насыщенную кислородом кровь», то «вся концепция окажется удивительно близка к истине»47.

Другие культуры высоко оценили медицинские знания египтян и впоследствии переняли и их представления о системе кровообращения. С египтянами тесно взаимодействовали греки, как напрямую (например, греческая династия Птолемеев правила Египтом в течение 275 лет), так и косвенно (греки перевели и адаптировали многие египетские литературные произведения). Благодаря этому представления этих двух культур о сердце были очень похожи.

Гиппократ (ок. 460 – ок. 377 до н. э.), которого часто называют отцом медицины и который дал свое имя современной клятве Гиппократа, был руководителем медицинской школы на греческом острове Кос. Прославленный в веках своим философским подходом и клиническими наблюдениями, Гиппократ многое сделал для того, чтобы вывести медицину (те крохи, что были в его время) из сферы магии и суеверий. До Гиппократа считалось, что все болезни есть форма божьей кары и единственный способ предотвратить их или избавиться от них – это жить нравственной жизнью. Так что самым распространенным рецептом была молитва. Гиппократ, однако, находился под сильным влиянием египетской медицины, которая заостряла внимание на таких концепциях, как чистота и здоровое питание. Его опора на древних египтян может также объяснить веру Гиппократа в заполненную воздухом систему артерий. Например, он утверждал, что трахея – это артерия, что объясняет ее первоначальное название arteria aspera[77] 48.

Был ли Гиппократ согласен с египетской верой в то, что сердце является вместилищем сознания, неясно. Его работы выражают, казалось бы, противоречивые позиции, иногда считая таковым сердце, иногда мозг. Одним из возможных объяснений может быть тот факт, что историки затруднялись определить, какие из многих работ, приписываемых Гиппократу, на самом деле были написаны им, а какие – его последователями и коллегами49.

Что мы знаем наверняка, так это то, что на заре Древней Греции, незадолго до того, как Гиппократ начал свою работу, натурфилософ и теоретик медицины Алкмеон Кротонский разработал ряд поистине новаторских теорий о том, как функционирует организм. Где-то между 480 и 440 годами до н. э. он предположил, что самый важный орган – это мозг. Ученый утверждал, что мозг не только источник разума, но и что он жизненно важен для работы органов чувств, например глаз. Эта позиция позволяет считать Алкмеона первым краниоцентристом – в ерящим в то, что работа тела сосредоточена вокруг головы и того, что в ней находится. Однако в течение многих столетий краниоцентризм оставался в тени кардиоцентризма.

Одним из влиятельных кардиоцентристов был греческий философ Аристотель (384–322 до н. э.). Хотя он известен как отец биологии, он, конечно, заслужил этот титул не за то, что обладал точными знаниями о таких органах, как сердце, мозг и легкие. Гораздо более вероятно, что этому способствовали его новаторские работы в области таксономии. Аристотель записал подробные наблюдения за сотнями растений и животных, вскрыв многих из них и применив наблюдаемые характеристики (например, кровь или отсутствие крови), чтобы впервые создать систему, с помощью которой можно было бы классифицировать все живые существа.

В одном из таких исследований Аристотель наблюдал за работой сердца у живого куриного эмбриона. Он отметил, что это был первый орган, который развился, и предположил, что у крупных животных, таких как люди, трехкамерное сердце с правой, левой и центральной полостями[78]. Согласно Аристотелю, у животных среднего размера две камеры сердца, а у мелких – только одна.

Еще Аристотель считал, что сердце – самый важный орган в теле: вместилище интеллекта, эмоций и души[79]. Не имея никаких знаний о нервной системе, Аристотель утверждал, что сердце служит центром для всей поступающей сенсорной информации, а сигналы от таких органов, как глаза и уши, передаются к нему через кровеносные сосуды. Для мозга же Аристотель предполагал гораздо менее высокую роль. Он считал, что тот действует очень похоже на современный радиатор, чья задача – охлаждать сердце.

Спустя полтысячелетия после Аристотеля в Пергаме, городе на побережье Эгейского моря, родился Клавдий Галенус (129–216), более известный под именем Гален. Это побережье, некогда часть мира Древней Греции, ко временам Галена стало частью Римской империи[80]. Гален, сын богатого архитектора, учился с намерением стать врачом и философом. Было бы трудно, если не невозможно, переоценить его влияние на медицину, поскольку его учение – и учение тех, кто слепо следовал за ним, – будет господствовать примерно в течение следующих полутора тысяч лет.

Под влиянием Гиппократа, в молодости Гален много путешествовал и познакомился с медицинскими практиками в таких местах, как Александрия (Египет) – в центре научного и медицинского прогресса. Гален следовал принципам Аристотеля и, как и он, был полностью убежден в существовании души и ее тесной связи с органами, которые вскоре увидел воочию.

Работая врачом в римской школе гладиаторов своего родного города, Гален увлекся внутренней анатомией. Столкнувшись с чередой порезов, рубленых ран и травматических ампутаций, Гален обнаружил, что способен остановить кровопотерю, прикладывая к ранам вяжущие вещества, например винный уксус. Эти вещества заставляли кровеносные сосуды сокращаться, тем самым уменьшая поток крови, вытекающей из них. Чтобы облегчить процесс заживления и сдержать инфекцию, Гален использовал пропитанные вином повязки и мази с добавлением специй. Хотя он понятия не имел, что представляют собой инфекции или что их вызывает, спирт в этих средствах, вероятно, помогал обуздать рост бактерий.

Гален называл раны «окнами в тело». Но, переехав в Рим примерно в 160 году, он обнаружил, что взгляд в эти «окна» затуманен запретом на вскрытие человека. Это табу существовало и в Древней Греции, за исключением короткого, но яркого периода в начале III века до н. э. Именно тогда два врача, Герофил Халкидонский и его младший современник Эрасистрат из Кеоса, смогли провести вивисекцию осужденных преступников50. Среди сделанных Герофилом открытий было то, что сердце имеет клапаны, способность которых проводить кровь только в одном направлении впоследствии продемонстрировал Эрасистрат. Еще младший из ученых описал сердце как насос51, и оба отметили анатомические и функциональные различия между венами (φλέβες) и артериями (ἀρτηρίαι), хотя они тоже придерживались ошибочного суждения, будто артерии заполнены воздухом[81].

Невозможно поспорить с тем, что запрет на вскрытие человека серьезно препятствовал развитию анатомии и физиологии в Древней Греции и Риме. За немногими исключениями, этот запрет сохранялся во всем западном мире в течение примерно 18 столетий после Герофила и Эрасистрата, пока не был окончательно отменен в XIV веке в Италии.

В 1992 году историк Йельского университета Генрих фон Штаден задался вопросом, почему древние греки считали вскрытие человека табу, и заключил, что существуют два основных фактора. Во-первых, это гигантский груз культурных традиций, приписывающих трупам заражающую и оскверняющую силу. Например, любой, кто соприкасался с трупом или смотрел на него, пусть это было даже и тело близкого человека, затем проходил длительный процесс очищения, который варьировался от омовения до нанесения на тело различных веществ (например, крови или глины), или окуривания и исповеди52. Подобные ритуалы совершались в жилище умершего, у очага, источника воды и места погребения. Поэтому проводящий вскрытие человека действовал бы далеко за пределами культурно приемлемого, оскверняясь и низводя себя до уровня преступника53.

Вторым фактором, способствующим греческому табу на вскрытие человека, писал фон Штаден, был набор негативных коннотаций, связанных с разрезанием человеческой кожи. Греки, по его словам, считали кожу «магическим символом целостности и единства»54. Вероятно, были исключения во время войны, когда разрешалось прокалывать, резать и молотить своих врагов.

Сотни лет спустя, столкнувшись с подобными римскими табу, Гален был вынужден делать выводы о кровеносной системе человека, проводя эксперименты на животных. Он работал на макаках, свиньях, овцах, козах – часто публично, – и его слава росла. К его чести, Гален, как и его предшественники, описал сердце в виде насоса с клапанами и опроверг давнее убеждение, будто артерии несут воздух, а не кровь. Он сделал это, вскрыв артерию собаки под водой55. Поскольку было видно, что вытекает кровь, а не воздух, это убедительно доказывало, что египетские и греческие врачи ошибались, утверждая, что артерии являются частью дыхательной системы.

Гален изучал и другие системы органов. Он смог определить основные функции мочевого пузыря и почек, а также исследовал и разграничил функции черепных и спинномозговых нервов, тем самым доказав, что мозг, а не сердце на самом деле центр управления тем, что мы теперь называем сенсорными и моторными путями – маршрутами, по которым информация поступает от тела и направляется в мозг.

Однако наследием Галена стало также и множество проблем – надолго затянувшихся и хорошо задокументированных проблем. Задним числом можно сказать, что большая часть неразберихи, вероятно, объясняется невозможностью добыть для вскрытия человеческие трупы. Например, почки Гален описывал на основе собачьих, но у этих животных правая почка выше левой, а у людей наоборот.

Но гораздо более серьезными были ошибки, коренящиеся в глубочайших собственных убеждениях Галена по поводу того, как функционирует человеческое тело. Для начала Гален полагал, что венозная и артериальная кровь – это отдельные сущности, у которых разное происхождение. Венозная кровь, говорил он, темная и густая. Ее вырабатывает печень из проглоченной пищи, и эта кровь поступает в правую половину сердца, откуда уходит в тело, чтобы снабжать его питательными веществами. Однако часть этой крови проходит через невидимые поры в межжелудочковой перегородке, разделяющей правую и левую половины сердца. В левой части сердца, утверждал Гален, она смешивается с пневмой, воздушной духовной сущностью, которая из окружающей атмосферы проходит через трахею и легкие в левую часть сердца. Он рассудил, что в результате артериальная кровь становится ярче и теплее, чем венозная, превращаясь в «жизненный дух», который распределяется по телу через артерии. Поступая в мозг, кровь передает «животный дух», который течет по нервам (их Гален считал полыми) в тело. Отходы, которые он описал как «сажистые пары», удалялись через трахею в процессе дыхания.

Вуаля!

Хотя его описание кровеносной системы конечно же представляет собой длинный список ошибок, с точки зрения анатомии самым серьезным просчетом Галена оказалась неспособность выявить настоящую связь между легочным и системным кругами кровообращения – другими словами, тот путь, по которому можно проследить движение крови из правой половины сердца через легкие в левую. Говоря о невидимых порах, соединяющих половины сердца, Гален направил представления об анатомии системы кровообращения на неверный путь, которого ученые придерживались в течение многих веков.

К сожалению, Гален согласился с утверждением Гиппократа шестивековой давности, согласно которому тело содержит четыре субстанции, или гуморы, вырабатываемые печенью и селезенкой: кровь, флегма[82], желтая желчь (или холер[83]) и черная желчь[84]. Они соотносились с четырьмя природными элементами – воздух, вода, огонь и земля – и отражали соответствующие физические свойства: жар, холод, сырость и сухость. Сочетания их могли быть запутанными, потому что варьировались от источника к источнику. Но что имело первостепенную важность: если человек рассчитывал на хорошее физическое и психическое здоровье, он должен был поддерживать эти гуморы в равновесии, потому что каждый из них воздействовал на организм соответственно своим качествам.



В итоге врачи и цирюльники веками прописывали терапевтические чистки, чтобы справиться с тем, что они воспринимали как избыток гумора[85]. Например, лихорадка: покрасневшие щеки и учащенный пульс, которые ее сопровождают, обычно приписывались избытку крови. Поэтому медики того времени стремились облегчить эти состояния, уменьшая объем крови, и делали пациентам кровопускания по поводу и без. Считалось, что тихий, холодный и цианотичный (то есть синий) пациент лучше, чем буйный, горячечный и раскрасневшийся.

Рассуждая подобным же образом, Гален предположил, что общий состав гуморов приводит к проявлению различных личностных черт, в зависимости от пропорций. «Сангвиники», у которых основным гумором была кровь, – общительны и оптимистичны, тогда как те, кого называли «холериками», нетерпеливы и склонны к агрессии. «Меланхоличная» личность, полная черной желчи, часто грустит, а «флегматичный» индивид может казаться бесстрастным, спокойным и апатичным. Дать понятие об исторической значимости этих представлений о личностных качествах и гуморах может тот факт, что эти термины дошли до нашего времени более-менее неизменными, хотя сейчас они обычно используются в качестве прилагательных, описывающих временное состояние разума, а не для того чтобы жестко определить черты личности.

Хотя Гален допустил много ошибок, настоящая проблема с его работой заключается не в самой работе – учитывая обстоятельства, причины ошибочных теорий понятны. Воистину разрушительным для науки стало то, что церковные лидеры Средневековья объявили слова Галена божественно вдохновленными, и, следовательно, непогрешимыми, гарантировав его наследию долгую жизнь. Гален оставил множество сочинений, а его сохранившиеся труды насчитывали около трех миллионов слов. После падения Римской империи его труды и работы других римлян впали в немилость, так что его тексты, написанные на древнегреческом, далеко не сразу перевели на латынь, которая оставалась языком учености. Однако в раннем Средневековье их перевели на арабский главным образом благодаря сирийским христианским ученым. Хотя Гален и не был христианином, он мог придерживаться монотеизма, и в последующих переводах с арабского на латынь, вероятно, отразились склонности предыдущих переводчиков к христианству. Благодаря этой причуде судьбы, его труды показались средневековой Церкви более приятными – и последствия были катастрофическими.

Из-за увлечения Церкви Галеном и горсткой других древних ученых, чьи теории были совместимы с религиозными верованиями, ошибочные взгляды Галена стали неоспоримой медицинской доктриной как в европейских, так и в других странах на протяжении более 1000 лет после его смерти, которая произошла примерно в 216 году. Вплоть до XVI века, а иногда и позже многие врачи, ищущие истину, находили ее в том, что прочли, а не в том, что наблюдали. В результате это поддерживаемое Церковью неодобрение новых медицинских исследований привело к векам интеллектуального торпора, если не спячки.

Одной из практик, чью, к сожалению, долгую жизнь и популярность можно, по крайней мере частично, приписать влиянию Галена, было ранее упомянутое лечебное кровопускание, которое использовали почти до начала XX века. Кровопускание в медицинских целях началось с египтян, распространилось в Древней Греции и Риме и достигло своего пика в Европе XIX века. В соответствии с концепцией гуморализма, врачи и цирюльники применяли кровопускание специально разработанными инструментами при лечении целого ряда болезней, включая чуму, оспу и гепатит. Женщинам пускали кровь, чтобы облегчить менструацию, пациенты истекали кровью перед ампутациями, чтобы удалить ту ее часть, которая, как считалось, циркулировала во вскорости бывшей конечности. Кровь пускали даже утопленникам!

У других пациентов определяли недостаток крови, и им приходилось пить кровь только что казненных преступников. Эта практика, возможно, началась в Древнем Риме, где люди, страдающие эпилепсией, пили кровь только что убитых гладиаторов. Исследование историков медицины Фердинанда Питера Муга и Акселя Каренберга показало, что этот обычай, возможно, проистекал из общей веры римских врачей в предполагаемые лечебные эффекты питья крови56. Такое мнение могли подкрепить случаи спонтанного исцеления от припадков у некоторых пациентов с эпилепсией, исцеления, не имевшего ничего общего с питьем крови, но все равно приписанного этой практике.

Хотя это кажется почти невозможным, подобные вещи продолжались в эпоху Возрождения и промышленной революции, и даже в XIX веке. В то время в целом ряде научных областей Европу и Америку охватывали прогресс и инновации, но подобного нельзя было сказать о многих аспектах медицины. И хотя такие инструменты, как ланцет (представьте себе перочинный нож) и скарификаторы (наперсток с несколькими лезвиями), использовались все реже, их сменили гораздо более древние кровопускатели: медицинские пиявки (Hirudo medicinalis). Пиявки – это кольчатые (как дождевые) черви с пилообразными зубами, в слюне которых содержится множество антикоагулянтов, и печально известные кровососущие способности пиявок использовались для лечения всевозможных заболеваний, начиная от лихорадки и головных болей и заканчивая психическими болезнями.

Использование пиявок в медицинских целях, возможно, началось с аюрведической медицины – системы исцеления всего тела, корни которой уходят более чем на три тысячи лет назад, туда, где сейчас расположена Индия. Божество Дханвантари, индуистский бог Аюрведы, часто изображается (в более поздних статуях) с пиявкой в руке.

Что до того, каким же образом европейцы пришли к идее использовать пиявок, – возможно, эта практика двигалась по торговым путям с Ближнего Востока или из Азии. Но даже если греки переняли медицинские практики древних египтян, которые те получили от индийских или месопотамских врачей, ясно, что терапия пиявками пошла от нескольких независимых медицинских источников, потому что ее практиковали еще и ацтеки и майя. В каждом случае идея, лежащая за использованием пиявок, вероятно, была близка к той, что стояла за гуморализмом: сбалансировав в теле различные элементарные энергии, можно достичь здоровья.

Безусловно, самое извращенное применение пиявок в истории описал Пьер де Брантом, французский историк XVI века: пиявки вводили во влагалище перед первой брачной ночью. Поступая так, невеста могла показаться девственницей:

Пиявки, присосавшись, вызывают повреждения, оставляя после себя маленькие пузырьки или волдыри, наполненные кровью. Когда доблестный жених входил в спальню, дабы одержать победу на брачном ложе, он разрывал эти пузырьки, и из них вытекала кровь57.

Согласно Брантому, когда муженек разрывал притворную девственность, кольчатый червь помогал получить полное блаженство после соития: «все омыто кровью, к величайшему удовлетворению обоих… так что честь твердыни спасена».

Угу-угу.

Как и схожая европейская практика каннибализма в медицинских целях, тема лечебного кровопускания часто замалчивается, возможно, из-за неловкости. Например, мало кто в США знает, что в 1799 году группа врачей выпустила из бывшего президента Джорджа Вашингтона в общей сложности около 2,4 литра крови в попытке вылечить инфекцию глотки. Это примерно 40 % общего объема крови![86]

Кроме того, тело отца-основателя покрыли волдырями (болезненная методика, которая, как считалось, вытягивала болезнь) и промыли с обеих концов: рвотным и клизмами. По сообщениям, испытывая ужасную боль и быстро слабея, Вашингтон потерял сознание от геморрагического шока. Он умер на следующий день. Изучая историю и верительные грамоты врачей, которые лечили президента Вашингтона58, я понимаю, что они не были некомпетентными коновалами, как легко заподозрить. На самом деле они были первоклассными специалистами, чего и следовало ожидать, учитывая положение Вашингтона. Проблема заключалась в том, что медицинское сообщество продолжало придерживаться глубоко ошибочных установок Галена о балансе четырех видов гуморов. Спустя более двух тысячелетий после того, как Гиппократ, вероятней всего, позаимствовал эти представления у более древних египетских, месопотамских или аюрведических медиков, они все еще оставались глубоко укоренившимися в западной медицинской доктрине.

Использование пиявок получило значительный импульс в XIX веке благодаря тому, что им присягнул на верность главный армейский хирург Наполеона Бонапарта Франсуа-Жозеф Виктор Бруссе. Ласково прозванный Le Vampire de la Médecine, он, как сообщают, прикреплял к каждому новому пациенту по 30 пиявок вне зависимости от симптомов59. Как только устанавливал причину болезни, Бруссе начинал лечить пациентов, усаживая до 50 пиявок за раз, что часто придавало больным вид облаченных в сияющие кольчуги. Светские дамы того времени обратили на это внимание, и в моду вошли платья, украшенные фальшивыми пиявками «а-ля Бруссе». Учитывая популярность Бруссе, именно он был ответствен за массовый всплеск использования медицинских пиявок во Франции, на пике которого в 1833 году в страну было импортировано 42 миллиона пиявок. Спрос вызвал рост обширного надомного производства: все, что требовалось, чтобы получить пару монет, – старая лошадь, которую запускали в мелкий пруд, и корзина, куда собирали пиявок, как только они вцепятся в печального лошадиного хозяина.

В начале XX века с появлением антибиотиков лечение пиявками исчезло, но снова возродилось в 1970-х годах. В то время врачи разрабатывали микрохирургические методы для реплантации конечностей. Сшить артерии с толстыми стенками в целом не представляло трудностей, так что богатая кислородом кровь могла достичь восстановленных структур. Проблема состояла в неспособности сшить тонкие стенки вен. Вместо того чтобы возвращаться к сердцу, венозная кровь будет скапливаться и сворачиваться, и реплантированные ткани неизбежно погибнут. Однако хирурги обнаружили, что, если вокруг возвращенных на место конечностей поставить пиявок, кровососы создают своего рода дополнительную систему кровообращения, отводя венозную кровь, насыщенную отходами и СО2, позволяя артериальной крови по-прежнему питать и снабжать кислородом реплантированную ткань. Одновременно антикоагулянты из слюны пиявок предотвращали образование тромбов. В конце концов собственная восстановительная система пациентов создавала новые вены, и, как только устанавливалось нормальное кровообращение, терапию пиявками – при которой на одну операцию часто использовались сотни кровососов – можно было остановить. Для крошечных кольчатых героев все заканчивалось не так хорошо: их успех обычно отмечался бесцеремонным и смертельным погружением в банку со спиртом[87] 60.


К счастью, пока многовековая приверженность учению Галена сдерживала запад, остальной мир смог сделать собственные открытия, хотя они и не главная тема этой книги.

В популярном игровом шоу Jeopardy вопрос к ответу «Он был первым, кто правильно проследил путь крови в легкие и из них», несомненно, будет «Кто такой Уильям Гарвей?». Но правда в том, что точная информация о легочном контуре сердца не пошла от английского врача XVIII века, но была задокументирована лет за 300 до него. Учитывая почти фанатичную преданность медиков учению Галена, исследователи, предлагавшие пересмотреть пути следования крови через систему кровообращения, делали это на свой страх и риск.

Ибн аль-Нафис (1210–1288) был сирийским эрудитом, изучавшим медицину в Дамаске, затем он занял должность главного врача в больнице Аль-Мансури в Каире[88]. В возрасте 29 лет он опубликовал свою самую известную работу «Комментарий к анатомии в каноне Авиценны». Авиценна – латинизированное имя Абу Али аль-Хусейна ибн Сины – был персидским ученым I века, он создал удивительное количество работ на самые разные темы. На медицинском фронте Авиценна изучал труды Галена и корректировал их для своих студентов, внося исправления на основе собственных исследований. Он тоже находился под глубоким влиянием Аристотеля, что объясняет его веру в то, будто сердце, а не мозг выполняет функции центра управления телом. Самая известная работа Авиценны, «Канон медицины», представляет собой пятитомную медицинскую энциклопедию, которая объединяет идеи Аристотеля, персидскую, греко-римскую и индийскую медицину, а также галеновскую анатомию и физиологию. Книгу перевели на латынь, любимый академический язык Европы в XXII веке, и сделали стандартом медицинского текста, который изучали в средневековых университетах. «Каноном» Авиценны вовсю пользовались и в XVIII веке.

В своем комментарии к работе Авиценны аль-Нафис обратился к проблеме, которая беспокоила врачей и анатомов в течение тысячи лет, а именно к невидимым перфорациям в межжелудочковой стенке, которые, по утверждению Галена, позволяют крови двигаться из правого желудочка в левый. Аль-Нафис, изучавший сравнительную анатомию и, возможно, вскрывавший трупы, понял, что Гален предложил невидимые поры по одной-единственной причине: он не знал, что большое количество крови постоянно поступает в левую сторону сердца из легких61. Аль-Нафис писал:

Между полостями левого и правого желудочков нет никакого прохода, поскольку эта часть сердца закрыта и не имеет видимых отверстий, как полагал [Авиценна], и нет невидимого отверстия, через которое могла бы проходить эта кровь, как считал Гален. Поры сердца закрыты, а его тело толстое, и нет никакого сомнения, что кровь, после того как окажется разжиженной, проходит по vena arteriosa [легочной артерии] в легкие, чтобы проникнуть в их вещество и смешаться с воздухом… а затем – по arteria venosa [легочной вене], чтобы достичь левой полости62.

Таким образом, аль-Нафис стал первым, кто предположил невоображаемую связь между правой и левой сторонами сердца. Дальнейшие исследования не подтверждали его наблюдений до тех пор, пока 400 лет спустя Марчелло Мальпиги с помощью одного из первых микроскопов не обнаружил крошечные легочные капилляры, окружающие микроскопические воздушные мешки легких, альвеолы. Эти капилляры окончательно связали легочные артерии, несущие лишенную кислорода кровь в легкие, с легочными венами, несущими насыщенную кислородом кровь обратно к сердцу[89] 63.

Хотя аль-Нафис почти наверняка был первым, кто правильно определил путь легочного кровообращения, его работа, к сожалению, не оказала большого влияния на западную медицину. Она была почти забыта до 1924 года, когда египетский врач обнаружил копию его «Комментария» в берлинской библиотеке64.

Сходным образом врачи, практикующие традиционную китайскую медицину (ТКМ), уже более двух тысяч лет используют собственные понятия о системе кровообращения и сердце, которое они считают «императором всех органов». В ТКМ взгляд на основную функцию сердца совпадает с западной медициной, и в то же время этот орган считается центром ума и сознания. ТКМ остается в значительной степени за рамками этой книги, хотя мы и встретимся с ней еще раз.


Если Уильям Гарвей (1578–1657), получивший образование в Кембридже, и не был первопроходцем в области кардиологии, описанным в книгах по истории, то он, безусловно, стал самым известным. Возможно, он также был первым западным ученым, провозгласившим, что человеческое тело работает как машина, причем каждый орган имеет свою функцию или функции. Гарвей объяснял кровообращение как естественное явление, пользуясь научным методом, часто отвергая политические или религиозные догмы, связанные с библейским учением или постулатами Галена. Экспериментируя с кровеносными сосудами змей и рыб, а также с поверхностными артериями и венами человеческой руки, Гарвей продемонстрировал, что система кровообращения работает по законам физики и что движение крови – результат биения сердца. Для начала XVII века это откровение было неоднозначным, и в некотором смысле оно помогло подготовить почву для взрывного продвижения медицины, которое произошло в эпоху Просвещения[90]. Однако Уильям Гарвей, оставаясь человеком своего времени (и членом англиканской церкви) не оспаривал общепринятого мнения о метафизической роли сердца как «духовного члена» тела и вместилища всех эмоций.

Такого рода дихотомия между современными теориями и глубоко укоренившимися убеждениями помогает объяснить разрыв, который часто существовал между теорией и практикой. Кроме того, несмотря на серьезные успехи в анатомии и физиологии, нельзя было сказать, что далеко продвинулись и методы борьбы с болезнями. Еще долго после того, как гуморализм впал в немилость, продолжали использоваться пиявки, чтобы «вены дышали», и это не только служит примером, насколько медленно терапия догоняла теорию, но и объясняет подход «попробуем все, что можно» к врачеванию состояний, лечение которых оставалось недосягаемым.

Гарвей опубликовал свою классическую и невероятно популярную работу Exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus (Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных) в 1628 году, но к тому времени он, возможно, был третьим или даже четвертым, исправившим ошибку Галена. Еще более удивительно, что Уильям Гарвей был даже не первым европейцем, который точно описал движение крови в легкие и из них.

Мигель Сервет (1511–1553), испанский врач, пришел к тому же выводу относительно невидимых пор Галена и истинной природы связи между легочными и системными кругами кровообращения, что и аль-Нафис. Возможно, он заимствовал гипотезу у аль Нафиса, не упомянув его. Но независимо от того, были ли эти идеи оригинальными или нет, в своей 700-страничной книге «Восстановление христианства», опубликованной в 1553 году, Сервет писал следующее:

Это сообщение происходит не через среднюю стенку сердца, как принято считать, но благодаря очень хитроумному устройству очищенная кровь выталкивается вперед из правого желудочка сердца по длинному пути через легкие; она обрабатывается легкими, становится красновато-желтой и переливается из легочной артерии в легочную вену65.

К несчастью для Сервета и долгой памяти его работ, он зашел намного дальше, чем просто неодобрение одного из богодухновенных откровений Галена о системе кровообращения. Он наполнил свой великий труд еретическими заявлениями, наиболее возмутительными из которых были отрицание крещения младенцев и Святой Троицы. В результате испанец обнаружил, что оказался в странном положении, одновременно приведя в ярость и могущественные римско-католические власти, и недавно появившихся протестантов: те и другие быстро прикрепили к нему не очень-то удобный ярлык еретика.

4 апреля 1553 года Сервета арестовали, но три дня спустя он сбежал, после чего французская инквизиция заочно осудила и казнила его. Сервета и его гадкие книги сожгли: его в виде чучела, а вместо книг положили чистую бумагу.

Он пытался бежать в Италию, но был схвачен в Женеве, и в трогательной демонстрации двухпартийной системы протестанты решили, что он должен ответить перед судом за свои идеи – на этот раз лично. Казалось, все были согласны, что Сервет виновен и заслуживает костра. Удивительно, но вмешался выдающийся католический богослов Жан Кальвин, попросив пощадить Сервета, возможно чувствуя вину за то, что последний был арестован во время посещения его проповеди. К несчастью для Сервета, просьба Кальвина не подразумевала сохранения его жизни. Кальвин просил, чтобы Сервету отрубили голову, а не сожгли на костре. В конце концов Кальвина упрекнули за чрезмерную снисходительность, а Мигель Сервет оказался в окружении пылающих копий своей книги – на этот раз по-настоящему. Из его опубликованных работ, по-видимому, сохранилось только три экземпляра, которые, как сообщается, были спрятаны в течение десятилетий, чтобы избежать уничтожения. С точки зрения медицины исчезновение «Восстановления христианства» из поля зрения общественности означало, что утверждения Сервета о легочном круге кровообращения оказались, по существу, забытыми66.

В XII веке Римско-католическая церковь начала ослаблять запреты на вскрытие человеческих тел, если те делались в университетах и не священнослужителями. Основанный вскоре после этого в 1222 году в Северной Италии Падуанский университет стал местом паломничества ученых и врачей, изучающих анатомию. К середине XVI века он особенно прославился своим анатомическим театром и частым присутствием бельгийского анатома Андреаса Везалия (1514–1564). К этому времени религиозные, моральные и эстетические табу на вскрытие человека, которые веками парализовали медицинские исследования, были сняты, и Везалий смог стать пионером в этой области, изучая тело так, как никогда не мог Гален. Примечательно, что он создал большой набор исключительно подробных иллюстраций человеческого тела, которыми делился со своими студентами, нередко на лекциях о том, насколько ошибался Гален. В 1543 году Везалий опубликовал замечательную книгу De humani corporis fabrica libri septum (О строении человеческого тела в семи книгах), в которой подчеркнул, что непосредственное наблюдение есть ключ к пониманию анатомии человека. В книге Везалия ясно виден скептицизм по отношению к Галену, и во втором издании 1555 года он вместо цитаты «кровь обильно просачивается через [межжелудочковую] перегородку из правого желудочка в левый»67 написал: «Я не понимаю, как даже самое маленькое количество крови может пройти из правого желудочка в левый через перегородку»68.

Однако он не выдвинул собственной гипотезы о легочном и системном кругах кровообращения. Кроме того, Везалий подчеркнул, что существуют важные различия между животными (на которых Гален основывал свои исследования) и людьми. Хотя его работа способствовала прорывам в понимании нескольких систем органов, ключевым вкладом стало представление, что сердце функционирует как насос, который гонит кровь по всему телу. Это утверждение было если и не совсем оригинальным, то невероятно эффективным для XVI века, времени, когда начали всерьез использовать механические насосы – как правило, для перемещения воды с места на место.

Хотя исследования Везалия были санкционированы Падуанским университетом благодаря отмене табу на вскрытие, он все же стал врагом Римско-католической церкви из-за своих взглядов, часто противоречащих веками устоявшимся медицинским догмам. Немалую роль в этом сыграло и его противоречащее Библии (и точное) наблюдение о том, что у мужчин и женщин одинаковое количество ребер. Везалий умер при загадочных обстоятельствах, возвращаясь из поездки в Иерусалим. Некоторые задаются вопросом, что могло побудить Везалия посетить Святую землю, учитывая слухи о том, что он бежал из Испании после того, как случайно провел вскрытие живого дворянина. Биограф Везалия Чарльз О’Мэлли отверг эту историю, ссылаясь на отсутствие доказательств69. Он предположил, что Везалий, возможно, использовал поездку как предлог, чтобы сбежать от испанского двора в надежде в конечном счете вернуть себе кафедру анатомии в Падуанском университете. К сожалению, какова бы ни была причина этого паломничества, ученый умер на острове Закинф (территория современной Греции), хотя никто точно не знает, как это случилось. Современные биографы перечисляют среди возможных причин плохие условия на борту, кораблекрушение или заразную болезнь70.

Позже заведовать кафедрой анатомии Падуанского университета стал ученик Везалия по имени Маттео Реальдо Коломбо (1516–1559). В главе о сердце и артериях своей книги De re anatomica (О вещах анатомических), изданной в 1559 году, он задолго до Гарвея привел удивительно точное описание легочного круга кровообращения:

Между этими желудочками есть перегородка, через которую, по мнению большинства, открывается путь для крови из правого желудочка в левый… Но они сильно ошибаются, так как кровь переносится через легочную артерию в легкое и там растворяется; затем она переносится вместе с воздухом через легочную вену в левую вену сердца. Никто до сих пор этого не заметил или не оставил письменных свидетельств, и это особенно должно обратить внимание всех71.

В конечном счете персидский эрудит, испанский врач, бельгийские и итальянские анатомы не запомнились своими значительными достижениями в области изучения сердечнососудистой системы. Поскольку каждый из них с разной степенью детализации описал правильный путь крови от правой стороны сердца к легким, а затем обратно к левой стороне, я считаю, что с ними обошлись несправедливо, особенно учитывая, что работы аль-Нафиса, Сервета, Везалия и Коломбо предшествовали публикации Уильяма Гарвея в 1628 году на 389[91], 75, 73 и 69 лет соответственно.



Тем не менее нельзя отрицать, что Гарвей, по сути, создал современные представления о работе сердца и кровеносной системе. Его опора на научные наблюдения дала ориентиры для его последователей. Работы Гарвея вооружили врачей новыми, прогрессивными методами изучения кровеносной системы.

Конечно, пришлось все же строить здание и дальше, потому что физиологи все еще изучали пульс и артериальное давление и изобретали инструменты для исследования сердечных тонов. Другие изучали газообмен между кровеносной и дыхательной системами, а также быстро растущий список дефектов и заболеваний, связанных с системой кровообращения. Но еще до того, как удалось определить сущность крови и ее путь через тело, у некоторых врачей XVII века появилась идея, что вместо того чтобы сливать красное вещество в случае болезни, было бы разумнее добавить его.

9
Что внутри…

Практически всю кровь заменило пиво перед тем, как жизнь сменилась смертью.

Ричард Лоуэр, Tractatus de corde[92]

В 1666 году один человек рекомендовал мужу и жене, которые не ладят, перелить кровь друг от друга – ибо так, смешав свою кровь, они станут совместимы.

Сайрус С. Стерджис, «История переливания крови»

В 1614 году немецкий врач и химик Андреас Либавий (1540–1616), по-видимому, первым предположил, что переливание крови, а не кровопускание, может стать способом восстановить здоровье72. Либавий описал, как это можно осуществить: прикрепив трубки к кровеносным сосудам. Но кроме того, он подчеркнул: процедура настолько сложна, что любая подобная попытка будет безрассудной. Как оказалось, он не ошибался. Современным читателям первые попытки переливания крови и внутривенных инъекций в лучшем случае покажутся странными. В худшем – довольно ужасными. Конечно, в то время природа кровеносной системы и крови, проходящей через нее, была неизвестна, а многое из считавшегося известным было неверным.

Передавались, в том числе и письменно, жуткие слухи, что первое переливание крови было сделано папе Иннокентию VIII в 1492 году. Сегодня этот понтифик известен главным образом тем, что преследовал колдунов и ведьм и что в 1483 году назначил печально известного Томаса де Торквемаду великим инквизитором Испании[93]. Несколько сомнительных отчетов, созданных в XIX веке73, утверждают, будто с 1492 года папа находился на смертном одре, то пребывая в беспамятстве, то возвращаясь в сознание, и это продолжалось годами74. (Учитывая крайнюю жестокость этого человека, некоторые могут посчитать, что это было серьезное карьерное продвижение.) Согласно этим сообщениям, приложив все усилия, чтобы привести в чувство измученного папу, врач-еврей вызвался спасти религиозного лидера, используя новую технику. Итальянский автор Паскуале Виллари пишет об этом так:

Вся кровь обессиленного старика должна была перетечь в жилы юноши, который должен был уступить свою папе. Сложный эксперимент повторили трижды, в результате лишились жизни трое мальчиков, причем папе это не принесло никакой пользы, вероятно потому, что в их вены проник воздух75.

В 1954 году голландский историк медицины Геррит Линдебум провел всестороннее исследование и не обнаружил никаких доказательств того, что такое переливание крови имело место76. Линдебум так отозвался об авторе этой истории: «Выходит, его живое воображение создало неисторичные гипотезы»77. От этой байки здорово пахнет «кровавыми наветами», и ее можно причислить к множеству ложных утверждений многовековой давности, согласно которым евреи пользуются кровью христиан, обычно младенцев, для своих грязных и гнусных целей.

Учитывая веру людей XV века в целительный эффект выпитой человеческой крови, можно преположить, что умирающему папе дали осушить чашу с зельем из крови этих детей – впрочем, всегда остается возможность, что и это всего лишь еще одно искажение, вызванное кровавыми наветами.

Успешное и безопасное переливание крови будет оставаться недосягаемым вплоть до начала XX века. Однако понадобилось множество внушающих жалость попыток, чтобы отвратить врачей от желания ввести в вены пациентов различные вещества, в том числе кровь.

Кристофер Рен (1632–1723) – английский математик, ученый и архитектор, который прославился проектом собора Святого Павла в Лондоне. Помимо этого, он интересовался экспериментами в области анатомии и физиологии. В 1656 году он написал в письме:

Вот самый замечательный эксперимент из тех, что я произвел в последнее время: через вену я ввел в кровь живой собаки вино и эль в достаточно больших количествах, до тех пор, пока животное не опьянело до крайности, и вскоре после этого обмочилось… Будет слишком долго рассказывать вам об эффектах опиума, скаммония[94] и других веществ, которые я испытал подобным образом. Я продолжаю эксперименты, которые, на мой взгляд, имеют огромную значимость и прольют свет на теорию и практику врачевания78.

Аргументы в пользу введения вина снова исходят от вездесущего римского врача Клавдия Галена, который считал, что оно способствует образованию крови печенью. Эту практику отразил Кристофер Марло в пьесе «Тамерлан великий» (Tamburlaine the Great), написанной около 1587 года:

Вином пустые вены наполняя,
Затем что кровью станет в них вино[95] 79.

Переливание алкоголя пациентам продолжалось до 1660-х годов, но к тому времени в медицинском сообществе начали изучать возможность переливания людям настоящей крови. Поддерживая длинную череду междоусобиц между Англией и Францией, чтобы претендовать на приоритет, врачи этих двух стран стали игнорировать работы друг друга, связанные с переливанием крови. Разбирая все это, можно прийти к двум почти несомненным выводам. В 1665 году британский врач и хирург Ричард Лоуэр (1632–1691) сделал первое прямое переливание крови нескольким парам собак: из сонной артерии одной в яремную вену другой. В каждой паре собаку-реципиента сначала обескровливали практически до смерти, а потом возвращали к жизни перелитой от второй собаки кровью. И в 1667 году французский врач Жан-Батист Дени стал первым, кто перелил кровь человеку, правда, от донора, который человеком не был[96].

Впечатленный работой Лоуэра, обнародованной двумя годами ранее, Дени (1635–1704) создал систему из металлических трубок и гусиных перьев и начал переливать своим пациентам кровь овец и телят. Одним из первых стал Антуан Моруа[97], получивший бычий вариант80. Моруа описывают как «маниакально-депрессивного типа, страдающего психозом»81. Обоснованием явно странного выбора донора стала убежденность в том, что «мягкость» крови теленка может излечить то, что заставляло Моруа бить жену, бегать нагишом и поджигать дома.

Процедуру начали с того, что привязали Моруа к креслу и пустили кровь, предположительно чтобы освободить место для хорошей, избавившись от плохой. После этого он получил около 180 миллилитров телячьей крови, которую Дени через металлическую трубку ввел в вену на руке. Моруа жаловался на некоторое жжение в руке, но в остальном не было заметно никаких признаков серьезных побочных эффектов. Немного подремав, пациент проснулся и казался спокойным, что большинство зрителей, наблюдавших за процедурой, сочли более приемлемым, чем его обычное поведение.

К несчастью, второе переливание, которое сделали на следующий день по предложению жены Моруа, оказалось несколько менее успешным. В этот раз после гемотрансфузии пациент начал обильно потеть и в промежутках между выворачиванием обратно недавнего обеда (по описаниям, кусков бекона и жира) стал жаловаться на сильную боль в нижней части спины, говоря еще, что у него горит рука и подмышка. Вскоре после этого у Моруа начались озноб, лихорадка и сильное кровотечение из носа, пульс стал неровным. Потом пациент заснул, казавшись чрезвычайно усталым. Проснувшись только на следующее утро, он выглядел довольно спокойным (для себя) и сонным. Выразив желание помочиться, Моруа, как сообщается, произвел «большой стакан мочи такого черного цвета, словно ее смешали с каминной сажей»82.

Глядя назад из XXI века, мы понимаем: Антуан Моруа страдал от того, что его тело разнообразно отреагировало на несовместимую кровь. Боль в спине и черная моча стали результатом того, что его почкам пришлось справляться с шоком от фильтрации огромного количества перелитых красных кровяных клеток, которые иммунная система в прямом смысле разорвала во время процесса гемолиза.

Сообразно медицинской мудрости XVII века, Моруа пустили кровь, как Галенов эквивалент «примите таблетку аспирина и перезвоните мне наутро». Однако в конце концов явно благодаря больше удаче, чем лечению, он начал выздоравливать. Конечно, Дени счел это признаком успешности своей трансфузионной терапии и немедленно начал лечить других пациентов.

Тем временем в Англии Ричард Лоуэр организовал собственное выступление перед Лондонским королевским обществом. Он нанял человека по имени Артур Кога, который, по описанию члена парламента и автора дневника Сэмюэля Пипса, был «немного треснутый головой»83, и заплатил ему 20 шиллингов «за то, чтобы в его тело впустили немного овечьей крови»84. Лоуэр надрезал сонную артерию овцы и неназванную вену на руке Кога, затем вставил в каждый сосуд по серебряной трубке, соединив их длинными стволами перьев. По словам Лоуэра, в объект вошло 270–300 миллилитров крови, и вскоре после этого Кога «чувствовал себя очень хорошо и дал собственноручное описание, более распространяясь о преимуществах, которые, как он считал, получил от этого»85.

Всего несколько месяцев спустя, когда умер французский пациент Антуан Моруа, энтузиазм по поводу переливаний крови угас по обе стороны Ла-Манша. По словам жены Моруа, его психотическое поведение возобновилось, и это потребовало еще одного переливания – но позже выяснилось, что его манеры заставили ее прибегнуть к лечению по собственному замыслу, который воплотился в виде пищевой добавки с мышьяком, что она примешивала в еду мужа. Странно, но мадам Моруа не упомянула об этом Дени, когда пара пришла к нему с просьбой еще об одном переливании крови. Врач отказался лечить этого человека, отметив, что пациент выглядит не слишком здоровым, но это не помешало жене Моруа подать на него в суд и арестовать за непредумышленное убийство, когда несколько дней спустя Моруа умер. Хотя Дени был признан невиновным, шумиха вокруг этого случая наряду с сообщениями о гибели других пациентов почти захлопнула дверь перед практикой переливания человеческой крови.

В 1668 году процедуру запретили во Франции, провозгласив эдикт, известный как эдикт Шатле, а вскоре и Англия последовала примеру. Пара смертей в Италии, связанных с переливанием крови, привели к осуждению этой практики должностными лицами Рима. И таким образом все на трансфузионном фронте затихло на ближайшие 150 лет.

В 1818 году, ужаснувшись количеством женских смертей от кровопотери после родов, английский акушер Джеймс Бланделл (1790–1878) начал первые успешные переливания крови от человека к человеку. Он делал их с помощью шприца, наполненного примерно 120 миллилитрами крови, взятой у мужа пациентки, вводя эту кровь в поверхностную вену на руке женщины. По сообщениям, половина переливаний, которые он сделал, дали положительные результаты. К сожалению, учитывая проблемы, с которыми столкнулся Бланделл: нестерильные инструменты и отсутствие знаний о группах крови, – его переливания часто оказывались неудачными, и от практики, начатой с благими намерениями, вскоре отказались.

Хотя переливания крови все еще не одобрялись на протяжении большей части XIX века – в основном потому, что они нередко приводили к плохим исходам, – в кровеносные сосуды людей и животных регулярно вводились зачастую совершенно удивительные вещества. Во время эпидемии холеры 1854 года в Канаде в вены начали вводить молоко. Врачи, которые это придумали, ошибочно полагали, что белые кровяные клетки – это красные кровяные клетки в процессе трансформации. Ссылаясь на более раннее исследование, они заявили, что уверены в том, будто «белые тельца» молока, которые на самом деле были крошечными шариками масла и жира, в конечном итоге будут преобразованы в красные кровяные клетки86.

На самом деле большинство эритроцитов вырабатывается из стволовых клеток красного костного мозга, находящегося в длинных костях, таких как бедренная или плечевая кости[98]. Каждую секунду создается примерно два миллиона красных кровяных клеток и одновременно такое же количество перерабатывается селезенкой по окончании их примерно 120-дневной жизни.

Переливание молока проводил еще в 1880 году британский хирург Остин Мелдон. Согласно короткой статье, опубликованной им в British Medical Journal в 1881 году87, Мелдон вводил молоко 20 пациентам с такими заболеваниями, как туберкулез, холера, брюшной тиф и злокачественная анемия. Он полагал, что «очень неприятные симптомы» и даже смерти, которые иногда следовали за процедурой, можно объяснить тем, что молоко прокисло. Чтобы исправить это, Мелдон рекомендовал врачам использовать козье молоко, объяснив, что «гораздо проще держать это животное в непосредственной близости от пациента, тем самым избегая любой необходимой задержки между доением и инъекцией»88.

Сегодня это правда звучит смешно, но легко понять, почему люди, возможно, были готовы принять переливание молока в качестве панацеи в то время, когда, например, известная существующая до сих пор фармацевтическая компания рекомендовала использовать героин для лечения простуды у детей, а кокаин появился в каталогах Sears, Roebuck and Company. Не имея четких доказательств того, что на самом деле является лекарством, а что нет, представить в виде очередного средства от всех болезней можно было почти все что угодно. Что касается переливания козьего молока, то, по словам Мелдона, следуя нескольким практикам здравого смысла, его коллеги-врачи могли бы предотвратить «то ухудшение, которое так часто следует за операцией»89. Только представьте: эти практики включали в себя процеживание молока для удаления из него козьей шерсти перед инъекцией и запрет донору есть больничное постельное белье.

«Я рассматриваю это как гораздо лучшую и более безопасную операцию, чем переливание крови»90, – писал Мелдон.

Практику введения молока пациентам прекратили на рубеже веков, когда наконец для внутривенного введения приспособили физиологический раствор91. Этот раствор часто используют и для современных внутривенных инъекций, он состоит из девяти граммов натрия хлорида (NaCL), растворенных в литре стерильной воды: получается 0,9-процентный раствор, приближенный к нескольким ключевым характеристикам плазмы крови. Впервые его использовали во время пандемии холеры 1832 года, когда британский врач Томас Латта последовал гипотезе, недавно изложенной в Lancet, главном медицинском журнале того времени. Автор статьи, новоиспеченный ирландский врач Уильям Брук О’Шонесси, рассуждал, что, поскольку жертвы холеры умирают от обезвоживания (теряя большое количество жидкости и соли в организме из-за диареи), было бы разумно восполнить потерянную жидкость раствором, приближенным к солености крови. Регидратационная терапия Латты была удивительно успешной, но она не набрала достаточного импульса, чтобы вытеснить стандартные методы лечения92, а именно кровопускание, пиявки, рвотные средства и клизмы – все, что приводило к увеличению потери жидкости в организме.

К началу 1880-х годов лучшее понимание химии человеческой крови привело британского физиолога Сиднея Рингера к усовершенствованию раннего рецепта физиологического раствора: он добавил калий в раствор хлорида натрия. Раствор Рингер-лактат[99] носит имя изобретателя и широко используется и сегодня.

В 1901 году Карл Ландштейнер (1868–1943) произвел революцию в основных правилах переливания крови, открыв группы крови AB0[100]. Если коротко, на поверхности эритроцитов (как и других клеток) есть встроенные в клеточные мембраны специфические белки – антигены. Они бывают двух разновидностей: A и B. Если поверхностные белки эритроцитов донора крови не совпадают с таковыми у реципиента, иммунная система реципиента атакует кровь донора. Результатом становится ранее упомянутый гемолиз, в прямом смысле расчленение клеток крови. В дополнение к нагрузке на мочевыделительную систему, возглавляемую почками, несовместимое переливание способно привести к опасной форме склеивания эритроцитов, которое называется агглютинацией, – это может закупорить мелкие кровеносные сосуды и вызвать серьезные медицинские проблемы, например инсульты и потерю функции органов. Это, в свою очередь, объясняет боль в почках, испытываемую реципиентами несовместимых переливаний, и экстремальные последствия, перенесенные реципиентами крови, сданной в XVII веке на скотном дворе.

Сегодня проблемы, связанные со свертыванием и хранением донорской крови, решены, и мы знаем о группах крови и резус-факторе (Rh), названном так в честь макак-резусов, у которых он был впервые обнаружен. У большинства людей на эритроцитах есть Rh-антиген (что делает их Rh-положительными), а у некоторых его нет (и они Rh-отрицательные). Проблемы появляются, когда Rh– мать дает жизнь нескольким Rh+ детям. Постепенно наращивая количество антирезус-антигенов в течение первой беременности, иммунная система матери будет полностью готова «атаковать» кровь второго Rh+ плода. К счастью, в наши дни современный пренатальный скрининг и лечение предотвращают такие случаи.

Кроме того, сегодня кровь перед переливанием проверяют на перекрестную совместимость, патогены и токсичные субстанции, что обеспечивает максимальную совместимость и безопасность гемотрансфузии во время множества процедур, связанных с хирургическими вмешательствами, травмами, заболеваниями крови и другими болезнями.

С мрачных дней переливаний на скотном дворе и концепции четырех гуморов пройден долгий путь. Но точно так же, как столетия врачи ломали голову над движением, функцией и заменой крови, они изо всех сил пытались понять и лечить болезни сердца. Страдания продолжительностью в полвека и возможная причина смерти Чарльза Дарвина послужат фоном для этой части нашего путешествия.

10
Укус цирюльника и придушенное сердце

Знаете, что отвечают люди на вопрос, какая мухи их укусила, заставив бегать? Что их покусали всерьез и надолго.

Садик Хан

Жук любви, отпусти мое сердце.

Ричард Моррис и Сильвия Мой

Имя Чарльза Дарвина всегда будет ассоциироваться с фразой «выживают самые приспособленные», хотя произнес ее вовсе не он[101] 93. Но в 1836 году, когда 27-летний натуралист сошел с палубы корабля Королевского флота Великобритании «Бигль», он едва ли был самым приспособленным. В течение оставшихся 46 лет своей жизни Дарвин будет страдать от целого списка медицинских проблем, который включал учащенное сердцебиение, боль в груди, головокружение, усталость, экзему и мышечную слабость. Кроме того, у него было плохое зрение, шум в ушах, бессонница, тошнота, рвота, фурункулы и хронический метеоризм.

В 1842 году Дарвин перевез быстрорастущую семью из «дымного грязного Лондона»94 в тихий загородный дом примерно в 23 километрах к юго-востоку от города[102] 95. Даун-хаус не только дал ученому больше места (у него и его двоюродной сестры, а также жены Эммы было 10 детей), но и положил начало его почти полному самоустранению от общественного внимания. Дарвин писал об этом периоде в своей автобиографии:

Мы время от времени бывали в обществе и приняли здесь нескольких друзей, но возбуждение почти неизменно отражалось на моем здоровье сильной дрожью и приступами рвоты. Поэтому на протяжении лет я был вынужден отказываться от всех званых обедов, и это было для меня своего рода лишением, так как такие встречи всегда приводили меня в приподнятое настроение. По той же причине я смог пригласить сюда очень немногих знакомых из научной среды96.

Хотя он и избегал «возбуждения», вызванного стрессом и даже такими приятными событиями, как исполнение «Мессии» Георга Фридриха Генделя, Дарвину лишь время от времени удавалось уменьшить тяжесть и частоту появления симптомов и следовавших за ними периодов усталости, о которых он отзывался как о «валящих с ног». Но, пока причина его болезни, длящейся десятилетиями, оставалась дискуссионной, многие историки предполагали, что Чарльз Дарвин был ипохондриком – человеком, который не только боится болезни, но и ошибочно убежден, что он (или она) нездоров. Одержимо озабоченный собственным состоянием, Дарвин, похоже, перепробовал все доступные методы лечения, включая те, которые теперь считались бы полным шарлатанством. Процедуры включали в себя стимуляцию брюшной стенки электрическим поясом (гальванизацию) и «Водное лечение доктора Галли» – форму гидротерапии, при которой пациента нагревали лампой до тех пор, пока он не начинал истекать потом, после чего энергично обтирали холодными влажными полотенцами[103].

Такое лечение разработал выпускник медицинского факультета Эдинбургского университета Джеймс Мэнби Галли. Оно основывалось на популярном представлении того времени, будто болезни вызывает нарушенное кровоснабжение сердца и желудка. Короче говоря, Галли утверждал, что, если воздействовать на тело холодной водой, кровеносная система будет уносить болезни от этих важных органов по направлению к менее жизненно важным областям, например коже, откуда их можно будет удалить97. Лечение водой стало любимым у Дарвина и на самом деле могло даже приносить пользу – хотя бы потому, что его причудливость сочеталась с регулярными легкими физическими упражнениями и разумной диетой. Дарвин однажды написал об этом лечении: «Ни в коем случае я не должен есть сахар, масло, специи, бекон или что-либо хорошее»98.

Еще Галли был непримиримым противником использования лекарств для борьбы с болезнями, вместо этого прибегая к медицинскому ясновидению и гомеопатии. Последняя – это разновидность альтернативной медицины, разработанная в 1790-х годах немецким врачом Самуэлем Ганеманом, которая опирается на теорию «подобное лечится подобным» (similia similibus curantur). В основном идея заключается в том, что природные вещества, которые могут вызывать симптомы определенного заболевания у здоровых людей, способны, взятые в крошечных количествах, вылечить людей, страдающих этим заболеванием. На что я могу сказать – поди разбери.

Помимо гомеопатических средств Дарвину рекомендовали, а иногда он назначал себе сам целый ряд соединений: аммиак, мышьяк, биттер, висмут (активный ингредиент Пепто-Бисмола), каломель (содержащее ртуть слабительное и садовый фунгицид), кодеин (опиатное обезболивающее), «Озонированную воду Конди» (окислитель, использовавшийся для очистки воды)[104], синильную кислоту (очень ядовитую), «оксид железа»99 (ржавчину), лауданум (спиртовую настойку опия), минеральные кислоты (минералы остались неизвестны), щелочные антациды и морфин. Поразительно, но ни один из методов лечения не улучшил состояние Дарвина, и даже ходили слухи, что некоторые из этих лекарств, возможно, на самом деле ухудшили его здоровье.

В конечном счете, несмотря на десятилетия хронической тревоги (особенно страха перед сердечными заболеваниями и надвигающейся смертью), физических недугов и личных трагедий, включая смерть троих из 10 его детей, Чарльз Дарвин написал 19 книг, в том числе эпохальные исследования механизма биологической эволюции. Учитывая революционную природу книги «Происхождение видов», возможно, самой влиятельной среди всех когда-либо написанных научных трудов, некоторые задаются вопросом, почему Дарвин провел последние десятилетия своей жизни, описывая половое размножение растений, оплодотворение орхидей, движение и привычки вьющихся растений и формирование дерна под действием червей. Но, принимая во внимание почти навязчивое желание Дарвина избегать стресса, который мог ухудшить его здоровье, кажется разумным полагать, что эти исследования, хотя и новаторские, и важные для науки, были частью сознательного стремления уйти от горячих тем. Именно погружение в научную работу (а не в холодную воду) стало основной защитой Дарвина от удручающих событий[105] 100.

В декабре 1881 года Чарльза Дарвина поразил сильный приступ кардиалгической боли – так называют боль, появляющуюся при раздражении нервов в области груди, находящихся непосредственно перед сердцем. Врачи описали состояние его сердца как «угрожающее» с «симптомами дегенерации миокарда»101.

В письмах Дарвина отражалась его уверенность в том, что он страдает от серьезной болезни сердца. Он писал своему давнему другу ботанику Джозефу Далтону Гукеру: «Безделье для меня – сущее несчастье… Я не могу ни на час забыть о своем недомогании… Поэтому мне приходится с нетерпением ждать кладбища как прекраснейшего места на земле»102.

В течение следующих четырех месяцев Дарвин испытал несколько таких приступов боли в груди, сопровождавшихся тошнотой и обмороком. Ему поставили диагноз «стенокардия» – от латинского термина, описывающего сдавливающую, удушающую боль в груди. Сейчас мы знаем, что стенокардия сама по себе обычно становится симптомом ишемической болезни сердца, которая возникает, когда коронарные артерии, снабжающие сердце, закупорены атеросклеротическими бляшками. Стенокардия также может возникнуть, когда коронарные артерии подвергаются спазму, внезапному и кратковременному сужению сосудов в результате употребления наркотиков или табака, воздействия холода или даже эмоционального стресса.

Но какова бы ни была причина, снижение кровотока приводит к недостатку кислорода или питательных веществ в сердечной мышце ниже по течению от места закупорки сосудов – такое состояние называется «ишемия». Это, в свою очередь, стимулирует болевые рецепторы в сердце, предупреждая о худшем, если бляшкам или сгустку удастся полностью заблокировать приток крови к сосуду. В результате возникает инфаркт миокарда, более известный как сердечный приступ.

Стенокардия иногда может предшествовать инфаркту, при этом боль, бывает, иррадиирует (отдает) в челюсть, шею, спину, плечо или левую руку. Хотя сейчас предложено несколько объяснений механизмов этой «отдающей» боли, большинство исследователей полагают, что нейронные пути, несущие информацию от болевых рецепторов сердца к мозгу, проходят довольно близко и могут даже сливаться с аналогичными путями, идущими из других областей, например от челюсти или шеи. Это вводит мозг и его владельца в заблуждение, заставляя думать, будто боль исходит из места, не связанного с сердцем.

Приступы стенокардии обычно происходят во время экстремальных физических нагрузок или сильных эмоций, когда сердцебиение учащается, но внезапно возросшая потребность сердечной мышцы в кислороде и питательных веществах не может быть удовлетворена. При стабильной форме стенокардии боль проходит через несколько минут после прекращения физической активности или воздействия стресса.

Хотя во времена Дарвина кардиологию ни в коем случае нельзя было бы назвать сформировавшейся областью знаний, к началу 1880-х годов врачи полагали, что причины стенокардии коренятся: а) в состоянии сердца как естественной структурной единицы, подверженной болезни и разрушению, и б) в его связи с эмоциональными и психологическими элементами – как те воспринимались (верно или неверно) тогда. Таким образом, врачи Дарвина прикрывали свою репутацию, предписывая отдых и жизнь без стрессов.

Что касается способов, какими Дарвин на самом деле поддерживал свой насос, состояние которого ухудшалось: среди содержимого большой аптечки, которое мы можем лишь представить, был наркотик морфин от боли и спазмолитик амилнитрит.

Если название «амилнитрит» (не путать с амилнитратом, добавкой в дизельное топливо) звучит знакомо, одной из причин может быть то, что он и в наши дни по-прежнему применяется для лечения сердечных заболеваний и стенокардии. Другая причина – это часто используемый рекреационный наркотик. Амилнитрит обычно вдыхают, и он действует как вазодилататор, то есть расширяет диаметр кровеносных сосудов. Таким образом он увеличивает кровоток и устраняет сосудистый спазм. Интересно, что сосудорасширяющий эффект также сопровождается кратковременным эйфорическим состоянием, и поэтому содержимое капсул с амилнитритом (называемых «попперсы») иногда нюхают на вечеринках; психотропные эффекты средства становятся более длительными при сочетании с наркотиками, такими как кокаин. Еще один эффект амилнитрита – расслабление непроизвольных гладких мышц в анальных сфинктерах: официально признанный облом для некоторых товарищей.

Статус амилнитрита как основного лекарства от стенокардии начал меняться в 1879 году, когда английский врач Уильям Меррелл опубликовал статью о другом соединении, которое к тому времени прославилось, иногда печально, своими впечатляющими немедицинскими эффектами. Меррелл утверждал, что капля или две однопроцентного раствора нитроглицерина гораздо эффективнее амилнитрита при лечении стенокардии. Считалось, что нитроглицерин (глицерил тринитрат), действует во многом так же, как амилнитрит, то есть расширяет коронарные артерии и увеличивает приток крови к сердцу, страдающему от недостатка кислорода103. На самом деле его основной механизм действия заключается в уменьшении объема крови, притекающей к сердцу – хотя это было обнаружено только после того, как средство начали использовать в терапевтических целях. Когда сердцу надо перекачивать меньше крови, ему не приходится работать так усердно и поэтому требуется меньше кислорода. Но хотя Меррелл и его коллеги, возможно, и не понимали именно этот механизм действия, они были правы в отношении сосудорасширяющих свойств нитроглицерина, поскольку организм превращает его в мощное вазодилатирующее вещество – оксид азота.

Впервые нитроглицерин синтезировал примерно в 1846 году итальянский химик Асканио Собреро, но прославился работой с этим соединением швед Альфред Нобель. Нитроглицерин широко использовали в качестве взрывчатого вещества, и Нобель начал искать способ сделать это соединение более безопасным в обращении, после того как его брат погиб при взрыве на семейном оружейном заводе. Нобель добавил стабилизаторы и абсорбенты, в конечном итоге произведя состав, который он назвал динамитом.

Ученые переименовали медицинскую версию нитроглицерина в тринитрин, чтобы не пугать страдающих бомбофобией фармацевтов и их клиентов. Незадолго до смерти в 1896 году Альфред Нобель, чье значительное состояние было тесно связано с патентом на динамит, назвал иронией судьбы то, что ему прописали тринитрин для лечения сердечного заболевания104.

Как и амилнитрит, нитроглицерин все еще используется в наши дни. Сейчас его применяют в виде трансдермальных пластырей, вводят внутривенно, а чаще всего – принимают сублингвально в виде таблеток. При первых признаках стенокардии таблетку помещают либо под язык, либо между щекой и десной. Из-за обилия капилляров, расположенных близко к постоянно влажной поверхности, обе области обеспечивают быструю диффузию препарата в кровеносную систему.

Это особенно важно для соединений, которые при пероральном приеме во время прохождения через пищеварительный тракт могут расщепляться и становиться менее эффективными или даже вовсе не эффективными, либо превращаться печенью в неактивные метаболиты. Другой пример препарата, обычно назначаемого сублингвально, – средство от повышенного давления нифедипин105. Сублингвально часто вводят препараты пациентам в хосписах, которые не способны глотать обезболивающие вроде морфина, а также тем, кто страдает от язвы желудка или тошноты.

Во вторник, 18 апреля 1882 года, Чарльз Дарвин засиделся позже обычного, болтая со своей 34-летней дочерью Элизабет. Незадолго до полуночи он испытал приступ мучительной боли, которая лишь немного уменьшилась, когда его жена и дочь дали ему амилнитрит с небольшим количеством бренди. Большую часть следующего дня ученый провел в тошноте и мучительной боли, прежде чем в конце концов потерял сознание в 15:25. Врачи Дарвина определили, что его последним симптомом стало «стенокардитическое синкопе»106 – нестабильная стенокардия с потерей сознания[106]. 19 апреля 1882 года, незадолго до четырех часов дня, Чарльз Дарвин умер от сердечной недостаточности в возрасте 73 лет.

Учитывая известность Дарвина, десятки исследователей в течение последних полутора столетий пытались определить условие или условия, которые могли способствовать окончательной гибели великого человека. Список недугов, который они составили, включает агорафобию (боязнь открытого пространства), бактериальную инфекцию бруцеллез, отравление мышьяком (мышьякоз), синдром хронической тревоги, «хроническую неврастению тяжелой степени»[107], болезнь Крона (воспалительное заболевание кишечника), синдром циклической рвоты, депрессию, крайнюю ипохондрию, язву желудка, подагру, непереносимость лактозы, болезнь Меньера (расстройство внутреннего уха), паническое расстройство, митохондриальную энцефаломиопатию, лактоацидоз, инсультоподобные эпизоды, унаследованное от матери нервно-мышечное расстройство, психосоматическое расстройство кожи и подавленную гомосексуальность.

В 1959 году, в 100-летнюю годовщину публикации самой известной работы Дарвина, Саул Адлер, израильский ученый, специализирующийся на тропической медицине, пришел к выводу, что проблемы Дарвина со здоровьем почти наверняка не имели психологического происхождения. Он считал, что они начались десятилетиями раньше и за тысячи миль от Даун-хауса – в том самом путешествии, которое сделало Дарвина знаменитым.


В 1908 году чиновники Центральной железной дороги Бразилии пригласили врача Карлуса Шагаса посетить деревню под названием Лассанс. Это захудалое местечко, прославившееся засухами и плохой почвой, расположено на берегах реки Сан-Франциско в штате Минас-Жерайс. В нем находилась конечная станция новой железнодорожной линии, и поэтому деревня была забита железнодорожниками, большинство из которых жили в суровых, антисанитарных условиях. Шагаса вызвали, потому что многие рабочие болели и умирали, как считалось, от малярии.

Хотя о малярии написано много, термин «тропическое бедствие» не отражает того ужасного опустошения, которое вызывает эта самая смертоносная из всех болезней, передаваемых комарами. За несколько лет до того, когда французы строили Панамский канал, команда малярии и желтой лихорадки убила, по некоторым оценкам, 22 тысячи рабочих[108] 107.

Малярия распространяется, когда неинфицированная самка комара Anopheles кусает инфицированного человека и получает из его крови простейшего паразита Plasmodium. Затем комар кусает следующего человека и передает паразита ему. Попав в человеческий организм, плазмодий проникает в кровеносную систему и переносится в печень, где размножается и может до года находиться в состоянии покоя. Как только простейшее выходит из печени и заражает эритроциты, оно начинает снова размножаться. Когда паразит находится в крови, он вызывает симптомы болезни: высокую температуру, дрожь, озноб, головную боль, тошноту, рвоту и боли в теле.

Шагас, который специализировался на этой болезни, создал простую лабораторию и вскоре понял, что имеет дело вовсе не с малярией. Заболевание, с которым он столкнулся, гораздо больше напоминало африканскую сонную болезнь, смертельную патологию, передающуюся мухой цеце. У заболевших бразильских рабочих наблюдался целый ряд острых симптомов, которые варьировались от лихорадки, головной боли, бледности и затрудненного дыхания до боли в животе и мышцах. Многие приходили в импровизированную лабораторию с опухшими фиолетовыми веками. Хотя большинство пациентов, казалось, быстро оправились от болезни, примерно у 30 % из них развился гораздо более серьезный набор хронических симптомов108. Он включал проблемы с пищеварительным трактом, такие как расширение пищевода и толстой кишки, неврологические проблемы вплоть до инсульта; проблемы, связанные с сердцем: нерегулярное сердцебиение, кардиомиопатию (заболевание сердечной мышцы) и застойную сердечную недостаточность – это обобщенный термин для хронического состояния, при котором миокард не перекачивает достаточно крови, чтобы удовлетворить потребности организма.

Шагас определил, что виновником было Triatoma infestans, кровососущее насекомое, которое на португальском называлось o barbeiro – «цирюльник», вероятно, из-за привычки вцепляться жертвам в лицо[109]. Как и у комаров, у Triatoma и его родственников нет жевательных частей рта, так что технически они не кусаются. Вместо этого они используют пару игл, прокалывающих кожу и лежащий под ней кровеносный сосуд, словно тонкие зонды. При этом в кровь жертвы вводится слюна, содержащая противосвертывающий агент (антикоагулянт). Затем насекомое всасывает кровавую пищу будто через соломинку.

«Зная о привычке насекомых обитать в домах, – писал Шагас, – и обилие его во всех человеческих жилищах региона, мы немедленно решили остаться, заинтересовавшись выяснением точной биологии o barbeiro и передачей некоторых паразитов человеку»109.

Вскоре врач обнаружил своего паразита: простейшего, который провел часть жизненного цикла в задней части кишечника насекомого. Поначалу Шагас полагал, что патоген людям передавал «укус» o barbeiro, но путь инфекции оказался еще более непривлекательным. Чтобы освободить в пищеварительном тракте дополнительное пространство и устранить избыток жидкости, во время поглощения крови Triatoma испражняется.

Обыкновенный вампир Desmodus rotundus, еще один облигатный кровосос и неаккуратный едок, демонстрирует аналогичную стратегию снижения веса. Когда эта летучая мышь питается, мощные почки позволяют ей быстро выводить лишнюю жидкость из кровавой пищи, выделяя мочу, даже когда жертва высосана досуха. Поскольку летучие мыши-вампиры должны каждую ночь потреблять действительно огромное количество крови – до 50 % от массы своего тела, – любой лишний вес будет затруднять животным их уникальные прыжки, инициирующие полет.

Возвращаясь к какашкам насекомых: паразит из фекалий Triatoma проникает в человеческого хозяина, когда его втирают в ранку от укуса или расположенную рядом слизистую оболочку, обычно рта или глаза. Характерный отек век жертвы, отмеченный Шагасом, возникает после того, как фекальный материал o barbeiro случайно втирается в глаз. Кроме того, животные и люди могут заразиться при употреблении пищи или напитков, загрязненных инфицированными фекалиями триатомы. Инфекция также может передаваться от матерей к детям при рождении.

Шагас назвал простейшее Trypanosoma cruzi в честь своего наставника Освальдо Круза, который внес важный вклад в изучение заболеваний, передающихся трипаносомами. Последующие исследования показали, что Т. cruzi проникает в кровь через капилляры в ранее упомянутых слизистых оболочках, в конечном итоге вторгаясь во внутреннюю оболочку (эндотелий) кровеносных сосудов, снабжающих сердце. Оттуда захватчик получает доступ к клеткам сердечной мышцы[110].

Примерно у 20 % инфицированных T. cruzi этот микроорганизменный блицкриг приводит к необратимому структурному и функциональному повреждению сердца и связанных с ним сосудов. Еще хуже, что, в отличие от других трипаносом, T. cruzi – внутриклеточный паразит110, а это означает, что он проникает в нормальные клетки и размножается там, а не остается в крови, где его легче уничтожить лекарствами, например противопаразитарными средствами. Недавние исследования показали, что, хотя T. cruzi не обнаруживается в крови жертв, паразит часто сохраняется глубоко в сердечной мускулатуре. Там, спустя десятилетия после заражения, начинается разрушение миокарда, и оно становится основной причиной смертности от болезни Шагаса, причем выявить паразита возможно только посмертно111.

Шагас и позднейшие исследователи также определили, что ползающие насекомые – хозяева простейших принадлежали к неотропическому семейству Reduviidae, которое включает более 100 видов. Некоторые редувииды живут как засадные хищники, другие питаются кровью гнездящихся млекопитающих, например грызунов. Несколько видов, не принадлежащих к редувиидам, включая постельного клопа, приспособились к жизни с людьми, нападая на жертв, когда те спят. Но постельные клопы пока не прославились как переносчики болезней, а вот поцелуйный клоп Triatoma infestans и его центральноамериканский кузен Rhodnius prolixus помещают нагруженные трипаносомами фекалии в многонациональный список жертв. Основная среда обитания этих насекомых – дома с соломенной крышей и глинобитными стенами, так что большинство зараженных – это люди, живущие в бедности[111]. Еще одна серьезная проблема – передача болезни через зараженную фекалиями пищу и воду.

В Перу таких жуков называют «чиримача», в Венесуэле – «чипо»; в Центральной Америке – «чинче пикуда». В Аргентинских Андах, которые Чарльз Дарвин посетил в 1825 году, кровосос был известен под именем «винчука», хотя Дарвин в своих заметках ошибочно называл его «бенчука».

Это возвращает нас к исследованию 1959 года, проведенному Саулом Адлером. Выдающийся израильский паразитолог предположил, что в хроническом нездоровье и смерти Чарльза Дарвина повинна болезнь Шагаса. «Его симптомы подходят под признаки болезни Шагаса, по крайней мере, так же хорошо, как и под любую психогенную[112] теорию», – писал Адлер112.

Такой вывод он сделал на основе того, что Дарвин сам описал, как в 1835 году во время посещения Аргентины на него напал (и, вероятней всего, накакал) бенчука, он же венчука, он же Triatoma infestans:

Ночью я подвергся нападению (и оно не заслуживает менее сильного названия) бенчуки, крупного черного жука пампасов. Самое отвратительное – ощущать, как мягкие бескрылые насекомые примерно в дюйм длиной ползают по всему телу. Перед тем, как насосаться, они довольно плоские, но после того, как наполнятся кровью, раздуваются, и их легко раздавить. Еще они обитают в северной части Чили и в Перу; один, которого я поймал в Икики, был совсем пустой. Помещенный на стол, даже в окружении людей, он обнажал жало и смело впивался в подставленный палец, начиная сосать кровь. Было любопытно наблюдать, как изменился размер тела насекомого менее чем за 10 минут. Боли не ощущалось. Этот единственный прием пищи поддерживал насекомое в течение четырех месяцев, однако через две недели оно было готово снова питаться кровью, если ему позволят113.

Первоначальная реакция на гипотезу Адлера была неоднозначной. В двух журнальных статьях, одна из которых была написана лауреатом Нобелевской премии биологом Питером Медаваром в 1967 году, высказывалось предположение, что у Дарвина «была и инфекция Шагаса, и невроз»114.



Другие, однако, убеждены не были. В 1977 году Ральф Колп-младший опубликовал книгу о болезни Дарвина, в которой утверждал, что проблемы ученого со здоровьем были вызваны исключительно стрессом115. В 2008 году он выпустил второй том, где опроверг гипотезу болезни Шагаса, написав: «Теория Адлера о болезни Шагаса встретила серию реакций: принятие, отвержение, снова принятие, а затем споры»116.

Другие ученые, отвергающие гипотезу Шагаса, отметили, что Дарвин сообщал об «учащенном сердцебиении и боли в области сердца»117 еще до того, как «Бигль» отправился в плавание, что свидетельствует о ранее существовавших сердечных заболеваниях. Те, кто обкакивал (прошу прощения) возможность того, что у Дарвина была болезнь Шагаса, также упомянули, что не осталось записей, появлялась ли у него «лихорадка, которая характерна для начальной стадии инфекции [Шагаса]»118 (то есть острой фазы инфекции, которая почти всегда предшествует скрытому периоду). Точно так же в отчетах Адмиралтейства о рейсе не было сообщений о том, что другие члены экипажа пострадали от болезни Шагаса. Последнее, однако, не слишком удивительно, поскольку заболевание не было описано до 1909 года.

В 2011 году здоровье и смерть Дарвина стали предметом спекуляций на Исторической клинико-патологической конференции, проходившей в Медицинской школе Университета Мэриленда, во время которой обсуждались предыдущие исследования смертей давно умерших пациентов: Александра Македонского, Христофора Колумба, Эдгара Аллана По и Людвига ван Бетховена. Участники представили обширный список диагнозов Дарвина, но, прежде чем они начали, один из организаторов конференции, гастроэнтеролог Сидни Коэн постарался умерить ожидания средств массовой информации следующим заявлением: «Эта оценка целиком основана лишь на симптомах, это анализ пути инвалидности, от которой [Дарвин] страдал на протяжении всей жизни»119.

В конце концов Коэн и его коллеги пришли к выводу, что «болезнь Шагаса может соответствовать описанию заболевания сердца, сердечной недостаточности или “дегенерации сердца” (термин, который во времена Дарвина обозначал болезнь сердца), от которых он страдал в более позднем возрасте и которые в конечном итоге привели к его смерти». Они также отметили, что хроническая болезнь Дарвина, судя по его записям, началась в 1840 году, то есть латентный период длился несколько лет после возвращения Бигля в 1836 году. Такая задержка вполне ожидаема после первоначального заражения T. cruzi.

Если дело было действительно в этом, простейшие сначала проникли в кровоток Дарвина, потом заселили желудок, тонкий кишечник и желчный пузырь, повреждение нервов которых привело к желудочно-кишечному расстройству, проявлявшемуся метеоризмом, отрыжкой и обильной рвотой (эти симптомы действительно наблюдались у Дарвина)[113]. В конце концов, возникло еще одно осложнение болезни Шагаса – хроническая сердечная недостаточность, убившая самого известного натуралиста всех времен.

В попытке раз и навсегда разрешить загадку кончины Дарвина ученые подали запрос на исследование его останков на наличие ДНК T. cruzi с использованием современной технологии полимеразной цепной реакции (ПЦР). С помощью этой методики были исследованы образцы, взятые у 9000-летних мумий из Чили и Перу, и доказано, что болезнь Шагаса уже в то время была широко распространена в человеческой популяции Южной Америки120. Однако то, что для одного человека – исследовательский проект, для другого – надругательство, и куратор Вестминстерского аббатства, где похоронен Чарльз Дарвин, отклонил это запрос.

В результате лучшее, что могут сделать ученые, – это строить предположения. Хотя симптомы Дарвина и согласуются с болезнью Шагаса, мы не можем быть уверены, стали ли его страдания и смерть результатом этого заболевания, сочетания его с другими недугами или чего-то совершенно иного. «История Дарвина длиной в жизнь не укладывается в одно расстройство… Я утверждаю: на протяжении своей жизни Дарвин страдал от нескольких болезней»121, – заключил Коэн.

Независимо от того, повлияла ли болезнь Шагаса на состояние здоровья Дарвина и его смерть, натуралиста, без сомнения, может заинтересовать тот факт, что географическая территория кусачего клопа расширяется. По мере потепления климата ареал обитания Triatoma infestans распространяется к северу. Кроме того, некоторые виды редувиидов, раньше не питавшиеся на людях, теперь переключаются на них – вероятно, из-за вторжения человека в естественную среду. И, наверное, предсказуемо, последовал взрыв численности жертв болезни Шагаса. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в настоящее время инфицировано от шести до семи миллионов человек, в основном в Латинской Америке122, и, по оценкам Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), в США этой болезнью страдают более 300 тысяч человек123.

По словам Патрисии Дорн, профессора Университета Лойолы в Новом Орлеане, эксперта по болезни Шагаса, если во всей этой безнадеге и есть положительная сторона – так это снижение числа вновь инфицированных в Латинской Америке. Как она мне объяснила, это в первую очередь связано с эффективностью программ распыления пестицидов. Кроме того, утверждает Дорн, несмотря на то что до 50 % протестированных образцов североамериканских видов Triatoma оказались переносчиками паразита T. cruzi, при укусах этих видов болезнь Шагаса передается относительно редко. Это происходит потому, объясняет эксперт, что, в отличие от южных родственников, североамериканские насекомые не испражняются во время кормежки. По оценкам Дорн, благодаря их приятным застольным манерам, лишь один из двух тысяч укусов передает паразита жертве. В результате большинство людей – носителей этой болезни в США заразились не в Штатах. Они привезли инфекцию с собой из Латинской Америки, где их и покусали.

Однако не все новости хороши. Укусы Triatoma, даже если при них и не передается T. Cruzi, – основная причина анафилаксии, серьезной и потенциально опасной для жизни аллергической реакции, знакомой людям с тяжелой астмой или аллергией на арахис. Еще Дорн сказала мне, что недавняя смена подхода в сторону противопаразитарного лечения хронической болезни Шагаса остается спорной, поскольку она основана на предположении, что в организме хронических пациентов сохраняется Т. cruzi, хотя раньше возлагали вину на гиперактивный иммунный ответ пациента.

Наконец, хотя передача T. cruzi человеку в США все еще остается редкостью, посмертные признаки болезни обнаружены у собак, возможно, потому, что те поедают насекомых, инфицированных Т. Cruzi, или контактируют с их фекалиями. Адъюнкт-профессор ветеринарной школы Техасского университета A&M Сара Хеймер провела исследование служебных собак на границе между Техасом и Мексикой, и 7,4 % обследованных животных дали положительный результат на болезнь Шагаса124. В аналогичном исследовании собачьих приютов в семи различных экорегионах Техаса Хеймер и ее коллеги обнаружили, что «по самым консервативным подсчетам, в среднем 8,8 %» собак по всему штату дали положительный результат на инфекцию.



Возможно, самая печально известная среди передаваемых через кровь болезней собак – сердечный червь. Вызываемое паразитическим круглым червем Dirofi laria immitis, это заболевание может поражать также кошек, койотов, лис, хорьков, медведей, морских львов и даже людей. Единственный способ передачи инфекции – укус зараженного комара. Если позволить болезни прогрессировать, массы нитевидных червей длиной до 30 сантиметров заполнят правую половину сердца и крупные вены, впадающие в нее, – выглядит так, будто их нафаршировали тонкими спагетти. Для владельцев собак профилактика (с помощью таблеток раз в месяц или уколов раз в два года) оказывается намного дешевле и проще, чем лечение, при котором вводятся препараты для уничтожения червей. После лечения мертвые паразиты немедленно начинают разрушаться, что требует, чтобы обработанные собаки в течение нескольких месяцев избегали физических упражнений, иначе кусочки сердечных червей могут застрять в легочных сосудах, вызывая смерть.

История клопов редувиидов, паразитов Т. cruzi, которых они укрывают, и болезни Шагаса все еще продолжается в XXI веке. Однако известно, что насекомые, которые, возможно, способствовали пожизненной болезни и в конечном итоге смерти «Отца эволюции», сами эволюционируют – адаптируются к разрушению среды обитания, охотясь на те самые виды, которые его вызвали. До сих пор мы были избавлены от крупных вспышек болезни Шагаса, но будущие изменения поведения насекомых в сочетании со сменой климата и распространением людей (многие из которых живут в условиях бедности) могут иметь катастрофические последствия. И независимо от того, страдал ли Чарльз Дарвин болезнью Шагаса или нет, почти наверняка он нашел бы эволюцию жука-цирюльника столь же захватывающей, сколь и пугающей.

Часть 3
От плохого к лучшему

11
Слушать здесь: от палочки до стетоскопа

Затем услышал он сквозь ее очертания биение повседневных дел, Но звук этот не был живым, и он знал, что она должна умереть.

Эбенизер Джонс

Холодным сентябрьским утром в Париже 1816 года 35-летний врач Рене Теофиль Гиацинт Лаеннек проходил мимо луврского дворца и увидел двух детей, играющих с длинным куском дерева. Один ребенок прикладывал к уху конец палочки, а второй скреб булавкой по противоположному концу125. Лаеннек наблюдал за ними несколько минут, эта игра позволила ему ненадолго отвлечься от суровых реалий его профессии. Ибо то были дни, когда в его любимом городе свирепствовала чахотка, убивая бесчисленные тысячи парижан, включая его мать, брата и двух наставников.

Термин «чахотка» отражал то, что жертвы медленно чахнут от болезни, и изначально использовался для обозначения нескольких легочных заболеваний, в том числе бронхита и рака легкого. Но именно болезнь-убийца, охватившая Париж и в первую очередь ассоциирующаяся со словом «чахотка», со времен древних египтян (где ее обнаружили у мумий), греков (которые называли ее фθίσις) и римлян (прозвавших изнуряющую болезнь tabes) отмечала кости своих жертв характерными патологическими изменениями в виде бугорков.

Как и древние врачи, Лаеннек с коллегами и их собратья-парижане понятия не имели, с чем столкнулись. Причиной чахотки считалось сочетание плохого воздуха («миазмов») и наследственности. Что тогда действительно знали – чахотка убивает медленно, вытягивая из жертв энергию и краски жизни и приводя к серьезной потере веса.

Уже в те дни, когда практиковал Лаеннек, симптомы чахотки стали восприниматься как нечто чрезвычайно романтичное (эхо этого можно заметить и в стиле, который в 1990-х назовут «героиновый шик»[114]). Бледная кожа и осиная талия (последняя подчеркивалась жесткими корсетами) в начале XIX века стала стандартом красоты для женщин Европы, ее бывших и нынешних колоний. Художники, писатели и поэты почти прославляли смертельную болезнь. Американский эссеист Ральф Уолдо Эмерсон писал, что его чахоточная нареченная «была слишком прекрасна, чтобы долго жить»126; английский поэт и ландшафтный архитектор Уильям Шенстон сказал: «поэзия и чахотка – самые лестные из недугов»127. Но, в отличие от обреченных героинь «Богемы» и «Травиаты» с талией рюмочкой, ощущения реальных чахоточных пациентов были крайне далеки от романтики. Болезнь врывалась и кромсала великие города Европы. Тысячи жертв расставались с жизнью после изнурительных приступов ночной потливости, озноба и жестокого неконтролируемого кашля.

Одним из симптомов чахотки было появление патологических образований, названных туберкулами (от лат. tubercula – «бугорок»), в легких и лимфатических узлах. Возможно, первым, кто в 1839 году использовал современный термин «туберкулез» для этой болезни, был немецкий врач Иоганн Лукас Шенлейн, хотя пройдет почти полвека, прежде чем чахотка станет широко известна под этим гораздо менее романтичным названием. Переименование произошло после того, как коллега и соотечественник Шейнлейна Роберт Кох открыл, что туберкулез вызывает бактерия, которую он назвал Mycobacterium tuberculosis.

Вслед за этим новым знанием произошел серьезный пересмотр женской моды. Были забыты длинные, волочащиеся юбки, потому что стало считаться, будто они сметают бактерии в дом, резко упали и продажи корсетов, так как утверждалось, что этот предмет туалета, уменьшая приток крови, резко усугубляет последствия туберкулеза. Пострадал и мужской стиль: вышли из моды бороды и бакенбарды, поскольку их посчитали прибежищем полчищ микробов128.

В конце XIX века инструкции для больных туберкулезом: найти солнечный свет, свежий воздух и высокую местность – поспособствовали массовому появлению санаториев, учреждений, открывавшихся в горных районах Европы, например Альпах. В 1885 году в северной части штата Нью-Йорк, на озере Саранак, появился первый американский санаторий, затем еще один в Денвере.

Однако лишь в 1943 году микробиолог Зельман Ваксман открыл настоящее лекарство от туберкулеза. Он выделил из другой бактерии вещество под названием стрептомицин и определил, что оно убивает M. tuberculosis. Первый пациент-человек получил антибиотик в конце 1949 года и излечился от болезни. Позже появились новые лекарства, и к началу XX века казалось, что туберкулез можно полностью искоренить. К сожалению, этому не суждено было случиться. Что касается причин, винить можно многие обстоятельства: во всем мире прекратилось финансирование распространения противотуберкулезных препаратов, многие инфицированные люди не придерживались своих схем лечения, а дешевые антибиотики не содержали тех веществ, которые должны были. В результате на сцене начали появляться мутировавшие формы туберкулеза, и эти штаммы стали устойчивы к антибиотикам, которые до этого были эффективными. В настоящее время туберкулез с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ-ТБ) вернул себе славу чумы во многих странах мира, и ВОЗ сообщила о 1,4 миллиона смертей от туберкулеза в 2019 году[115].

Хотя туберкулез не распространяется юбками или бакенбардами, как опасались люди в конце XIX века, он в самом деле очень заразен. Он распространяется по воздуху при кашле, чихании или сплевывании. Проникнув в организм, бактерия в первую очередь атакует легкие, но может поражать и почки, позвоночник, мозг и даже сердце, где она вызывает воспаление, утолщение наружного слоя перикарда и накопление жидкости в перикардиальном пространстве. Впервые инфекция сердца под названием «туберкулезный эндокардит» была диагностирована в 1892 году129. Она особенно смертельна, потому что даже сегодня обычно выявляется поздно и нередко случайно во время таких процедур, как замена клапанов или операция на открытом сердце. Иногда ее диагностируют только на вскрытии.

В 1816 году в распоряжении врачей, делавших заключения о туберкулезе, было два основных способа диагностики. Оба включали в себя выслушивание звуков, издаваемых телом: практика под названием «аускультация» (от лат. auscultare – «слушать»). Первый метод – перкуссия, во время которой врач постукивал по груди (или животу) пациента средним пальцем или небольшим молоточком и слушал звук, резонирующий в его предположительно натренированном ухе. Метод разработал врач Леопольд Ауэнбруггер, сын австрийского трактирщика. Он видел, как отец постукивает по винным бочкам, чтобы определить количество вина в них, и приспособил эту технику для того, чтобы определить, наполнена ли грудь пациента выделениями. Если да, то, словно от полной винной бочки, при постукивании будет раздаваться звук, который Ауэнбруггер описал как низкий и глухой130. Для его пациентов этот звук почти всегда означал, что они страдают чахоткой. Ауэнбруггер отточил способность различать такие звуки, работая в 1750-х годах в испанском военном госпитале. Он проверял свое открытие, делая аутопсии, чтобы определить, на самом ли деле в плевральной полости, окружающей сердце и легкие, скапливалась жидкость.

Вторая связанная со звуком техника, доступная врачам начала XIX века, называлась «непосредственная аускультация». По сути, это значит прижаться ухом непосредственно к груди пациента, чтобы выслушать звуки легких и сердца. Это сопровождалось широким кругом проблем. Многие пациенты не мылись, другие были заражены вшами и иными крошечными паразитами. Третьи были слишком тучны, чтобы отчетливо слышать звуки из грудной клетки, а сама мысль о том, что врач-мужчина прижимает голову к женской груди, порождала отдельные проблемы.

Столкнувшись с особенно неловкой ситуацией с пухлой пациенткой, Лаеннек вспомнил свою встречу с двумя играющими детьми:

Я вспомнил хорошо известное акустическое явление: если приложить ухо к одному концу деревянной балки, отчетливо слышен скрежет булавки на другом конце. Мне пришло в голову, что это физическое свойство может послужить полезной цели в случае, с которым я столкнулся. Тогда я плотно свернул лист бумаги, один конец которого поместил на прекардиальную область (грудь), а другой поднес к уху. Я был удивлен и обрадован, что смог услышать биение ее сердца с гораздо большей ясностью, чем когда-либо непосредственно прикладывая ухо. Я сразу же понял, что это может стать незаменимым методом для изучения не только биения сердца, но и всех движений, способных производить звук в грудной полости131.

Лаеннек изобрел стетоскоп (от греч. στήθος – «грудь» и σκοπέω – «исследовать») и провел остаток жизни, экспериментируя с дизайном. В итоге у него получился прибор, почти неотличимый от слуховых рожков для слабослышащих. Также Лаеннек научился различать с помощью стетоскопа звуки грудной клетки при плеврите, эмфиземе, пневмонии и конечно же при туберкулезе. Изобретение дало врачам еще одну измеряемую величину – частоту пульса, – которую можно было сравнить с обобщенным «нормальным» показателем. Так в их черных кожаных саквояжах поселился важный диагностический инструмент.



Стетоскопы вызвали большой ажиотаж среди парижан, которые могли позволить себе их купить или хотя бы похвастаться, что их врачи пользуются этим прибором. По словам специалиста по XIX веку Кирсти Блэр, вместе с этой вспышкой популярности началось «растущее увлечение медициной и популяризация работы сердца, кровообращения и пульса»132.

Вскоре после женитьбы в 1824 году у Лаеннека появился ряд симптомов, которые включали слабость, кашель и одышку. Покинув Париж ради более благоприятного климата Бретани, он почувствовал некоторое улучшение, но вскоре его состояние ухудшилось. Возможно, не желая принимать то, что он уже знал, Лаеннек отдал свой стетоскоп племяннику, попросив его аускультировать грудную клетку и описать звуки, которые он услышит. В результате диагноз оказался ужасающим. Лаеннек страдал от «чахотки», болезни, которую он своим изобретением сам помог осветить. Рене Лаеннек умер от туберкулеза 13 августа 1826 года. Ему было 45 лет.

Сегодня туберкулез остается серьезной проблемой здравоохранения, особенно в развивающихся странах, где социально-экономические условия и плохая медицинская инфраструктура затрудняют получение антибиотикотерапии продолжительностью в несколько месяцев, необходимой для лечения туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью.

Тем временем стетоскоп с момента своего изобретения претерпел огромные изменения, но основная концепция осталась прежней. Рассчитанную на два уха (бинауральную) версию изобрел в 1851 году ирландский врач Артур Лиред, и на следующий год она была запущена в производство. Стетоскоп остается первоочередным инструментом врача при выслушивании сердца и легких пациента. Еще его применяют для проверки состояния кровеносных сосудов, например сонной артерии, где четко слышен звук крови, текущей через препятствие.

И хотя стетоскоп больше не обладает той привлекательностью высокой технологии, которая была у него в Париже XIX века, в исследовании 2012 года он побил хирургические костюмы, молоточек для исследования рефлексов, отоскоп (штуку, которую вставляют в ухо) и ручку в качестве медицинского оборудования, ассоциирующегося с самым высоким доверием к образу врача133.

Доктор Лаеннек мог бы гордиться.

12
Не пытайтесь повторить…
Разве что в сопровождении Очень Особенной медсестры

Хирургия сердца, вероятно, достигла пределов, установленных природой для любой операции; никакой новый метод и никакое новое открытие не могут преодолеть естественные трудности, которые сопутствуют ранению сердца134.

Стивен Пэджет (1896)

Спустя немногим более века после изобретения Рене Лаеннеком стетоскопа, еще один прорыв дал ключ к пониманию многих аспектов современной кардиологии. Эта новая техника станет незаменимым инструментом при установке водителей сердечного ритма и замене сердечных клапанов, позволив врачам восстанавливать проходимость закрытых коронарных артерий и доставлять лекарства непосредственно в сердце – и все это без травмирования и рисков вскрытия грудной клетки пациента или пунктирования сердечной стенки шприцем вслепую. Более того, история, стоящая за этим, оказалась настолько странной, будто ее придумал какой-нибудь писатель.

Хотя Вернер Форсман родился в семье, прочно утвердившейся на вершине среднего класса Берлина, жизнь его стала куда труднее, когда в 1916 году отец погиб в Первой мировой войне. Его мать была вынуждена проводить долгие часы на работе, но бабушка и дядя-врач поощряли 12-летнего Вернера продолжить образование. Одаренный и интересующийся наукой, он последовал совету, окончив одну из лучших средних школ Германии, и в 1922 году поступил в медицинскую школу Университета Фридриха Вильгельма в Берлине135.

Когда Форсман учился на хирурга, его заинтриговала концепция атравматического исследования и лечения сердца, то есть без разрезания136. Он понимал, что такие процедуры, как внутрисердечные инъекции, которые в то время были единственным способом введения лекарств непосредственно в сердце, столь же опасны, сколь и важны. Прокалывая вслепую стенки бьющегося сердца, можно, например, повредить коронарные сосуды и вызвать кровотечение в полость перикарда. Форсман рассудил, что, если бы можно было разработать неинвазивную технику, дающую аналогичные результаты, она стала бы важным инструментом для кардиологов.

Форсман окончил медицинскую школу в 1928 году и год проработал в хирургической ординатуре больницы под Берлином, когда вспомнил, что видел старую фотографию исследователя, который проводит трубку по яремной вене лошади в правую половину сердца. Это было проделано для того, чтобы измерить давление, с которым кровь подается в легкие. Форсман тщетно пытался убедить руководство, что нечто подобное можно сделать на человеке, воспользовавшись латеральной подкожной веной плеча, поверхностной веной, расположенной рядом со сгибом локтя. Поскольку этот сосуд несет кровь практически прямо к сердцу, Форсман рассудил, что им можно воспользоваться для того, чтобы получить доступ к органу без операции. Через латеральную подкожную вену плеча врачи могли бы вводить красители, которые были бы видны на флюороскопии, разновидности рентгеновского обследования, позволяющей получить изображения внутренних структур объекта в реальном времени[116] 137.

Руководство Форсмана было не согласно и запретило ему пытаться провести процедуру, однако свежеиспеченный врач все равно решил продолжать исследования. Он остановился на уретральном катетере как на трубке подходящего (малого) диаметра и к тому же нужной длины. После этого Форсман столкнулся с проблемой: как заполучить в руки катетеры и другие необходимые хирургические инструменты, хранившиеся в запертом шкафу, от которого у него не было ключа. Не смутившись, он решил уболтать операционную медсестру, у которой ключ был. По словам Форсмана, он «начал кружить подле медсестры Герды Дитцен, словно лакомка-кот вокруг кувшина со сливками»138. Выступление молодого хирурга, по-видимому, оказалось настолько впечатляющим, что Дитцен не только отдала ему ключи от шкафа, но и в конце концов вызвалась стать его экспериментальным объектом.

В назначенную ночь, намного позже закрытия хирургического центра, затаившаяся парочка сделала свой ход, воспользовавшись ключами Дитцен, чтобы проникнуть в малую операционную. Медсестра выразила желание сидеть в кресле во время процедуры, но Форсман убедил ее, что будет лучше, если вместо этого он пристегнет ее к хирургическому столу. Она согласилась, и Форсман начал готовить ее левую руку – по крайней мере, именно так полагала Дитцен. На середине приготовлений Форсман ускользнул на несколько минут, что, должно быть, сильно озадачило привязанную медсестру. Без ведома Дитцен Форсман занялся местной анестезией собственной руки, сделав разрез около сгиба локтя и введя хорошо смазанный катетер в собственную латеральную подкожную вену плеча. Только когда он вернулся, сестра Дитцен поняла, что ее провели.

Вполне обоснованно поворчав, медсестра согласилась помогать Форсману, что наверняка принесло ему некоторое облегчение, поскольку он уже ввел катетер на 30 сантиметров. Он отвязал свою подельницу, и пара отправилась в рентген-кабинет, где Дитцен смогла убедить дежурного лаборанта сделать флюороскопическое изображение плеча и грудной клетки Форсмана. Затем Форсману пришлось отбиваться от обеспокоенного друга-врача, который примчался в рентгеновский кабинет, угрожая вырвать катетер. Отбиться ему удалось, но, к своему разочарованию, изучая первоначальную рентгенограмму, Форсман понял, что кончик катетера еще не достиг сердца.

Не смутившись, он ввел трубочку до отметки 61 сантиметр, констатируя, что, пока продвигал катетер, не ощущал боли, только тепло. Когда наконечник достиг основания шеи, Форсман нечаянно стимулировал близлежащий блуждающий нерв и начал кашлять. Прокашлявшись, он встал за флюороскопом, а медсестра Дитцен держала зеркало так, что он мог наблюдать за своим прогрессом с помощью флюороскопического аппарата. Потом он поднажал в прямом смысле, и катетер наконец вошел в ушко правого предсердия – небольшое расширение в форме уха. Лаборант сделал несколько снимков, которые предоставили Форсману необходимое флюорографическое свидетельство, и которые он впоследствии опубликовал в научных статьях.

Хотя Форсману несколько раз всерьез отказывали его руководители, в конце концов ему разрешили продолжить работу в качестве ординатора-хирурга, переведя в берлинскую больницу Шарите, одну из крупнейших университетских больниц Европы. Но в ноябре 1929 года все стремительно посыпалось, когда пресса обрушилась на уважаемое учреждение, начав писать о том, что сделал Форсман. Вместо того чтобы поздравить молодого врача, медицинское сообщество облило его презрением. Как ни странно, кафедра хирургии в другой больнице обвинила Форсмана в плагиате, заявив (без каких-либо подтверждающих доказательств), что это они провели первую катетеризацию сердца в 1912 году139.

Тем временем осмеянный своими коллегами за то, что они сочли рекламным трюком, Форсман был уволен на том основании, что он не получил разрешения на проведение катетеризации. Вновь принятый на работу в 1931 году благодаря своим хирургическим навыкам, он провел в общей сложности девять катетеризаций на себе в течение года, прежде чем ему снова дали пинка. Заняв должность в муниципальной больнице в Майнце, Форсман познакомился с Эльсбет Энгель и женился на ней. Она работала в терапии как врач-резидентка. Однако вскоре их обоих отправили восвояси, потому что супружеским парам было запрещено работать вместе.

Возможно, поняв намек, Форсман покинул область кардиологии, став урологом и открыв практику (оснащенную, надо полагать, полным комплектом катетеров) вместе со своей женой недалеко от Дрездена. Он служил офицером медицинской службы в немецкой армии во время Второй мировой войны, но был взят в плен в 1945 году и до конца войны находился в американском лагере для военнопленных. Он вернулся домой и обнаружил, что Дрезден лежит в руинах, но его семья чудом оказалась жива.

В течение следующих трех лет Форсману было запрещено заниматься медицинской практикой из-за его принадлежности к нацистской партии, в которую он вступил в 1932 году, и поэтому он работал лесорубом, а его жена – врач общей практики – стала главным добытчиком их растущей семьи. В 1950 году он смог возобновить свою урологическую практику, на этот раз в курортном городе под впечатляющим названием Бад-Кройцнах.

Оставшись аутсайдером в быстро развивающейся сфере кардиологии, Форсман наблюдал, как лаборатории катетеризации сердца открываются в США и Лондоне, где его усилия высоко оценили. Однако в Германии ему было отказано в профессорской должности в Университете Майнца, потому что он не смог завершить свою докторскую диссертацию.

«Это было очень больно, – много лет спустя сказал Форсман о своем отлучении. – Словно я посадил яблоневый сад, а другие люди, что собирали яблоки, стояли за стеной и смеялись надо мной»140.

Несмотря на свои серьезные моральные потери до и во время войны, в 1956 году Форсман был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за работу по катетеризации сердца, которая, в конце концов, оказалась новаторской процедурой. Узнав, что он получил награду, он сказал репортеру: «Я чувствую себя деревенским священником, который только что узнал, что его сделали епископом»141.

Вскоре после этого «епископу» Форсману предложили возглавить немецкий сердечно-сосудистый институт. Он отказался от этой работы, объяснив, что прошло более 20 лет с тех пор, как он в последний раз экспериментировал на себе, и что ему не хватает знаний о последних достижениях, связанных с сердечно-сосудистой системой. Однако неоспоримо, что многие из этих достижений стали результатом его собственных новаторских усилий в области кардиологии.

Сейчас врачи выполняют катетеризацию по множеству причин; они проводят катетеры через вены руки, паха или шеи, чтобы подобраться к сердцу или любой из четырех коронарных артерий, его снабжающих. Одна из важных областей применения катетера – баллонная ангиопластика. Вообразите себе, как в суженном или заблокированном коронарном сосуде раздувают воздушный шар, чтобы расширить сосуд. После этого с помощью катетера устанавливают артериальный стент, похожее на пружину устройство, которое удерживает стенки вновь расширенного сосуда, предотвращая его повторное сужение. С помощью сердечных катетеров измеряют давление в определенных камерах сердца, откусывают крошечные кусочки сердечной ткани для биопсии, обнаруживают проблемы с клапанами и чинят или заменяют эти клапаны, если они оказываются дефектными.

Вернер Форсман умер в 1979 году после двух инфарктов. Он написал автобиографию под метким названием «Эксперименты на себе» (Experiments on Myself). В ней он уделил некоторое внимание скользкой теме свастики – своему членству в нацистской партии. Если верить журнальной статье на эту тему, он мог вступить в партию из раннего убеждения, будто национал-социализм лучше своей альтернативы, коммунизма, но его отношение к нацистской идеологии в конце концов сменилось на критическое, что типично для многих немецких врачей той эпохи142.

В письмах поддержки, собранных Форсманом, чтобы получить «сертификаты денацификации», которые позволили бы ему снова работать, его наставники и коллеги описывали его не как милитариста или активиста, а как человека, ненавидевшего насилие, совершаемое партией, в которую он вступил. Есть основания полагать, что он отказался от возможности проводить неэтичные эксперименты и продолжал оказывать евреям медицинскую помощь после того, как это запретили143. В конечном счете французская оккупационная администрация определила его как нациста четвертой категории (то есть «последователя») и наложила штраф в размере 15 % от его заработка в течение трех лет144.

В конце концов, читатели остаются с историей новаторского открытия, уникальные аспекты которого запятнаны отвратительной политической принадлежностью его первооткрывателя.

13
Сердца и умы…
Или вроде того

Где-то там, в глубине, у него свербело в сердце, но он велел себе не расчесывать. Он боялся того, что может оттуда вытечь[117].

Маркус Зуcак, «Книжный вор»

Идея связи между разумом и сердцем (а также кровью, текущей через него) прочно укоренилась в нашем языке, песнях и стихах. Тексты Уильяма Шекспира, Джона Леннона и Пола Маккартни, Эмили Дикинсон, Тома Петти и Стиви Никса разрываются от холодных сердец, разбитых сердец и сердец, отданных напрасно, тем временем другие пульсирующие одиноки, похищены или скованы цепями. Еще, конечно, есть сердца, взрывающиеся от радости или чувствующие что-то, происходящее с другими. Да, и кровь: подумайте минуту-другую, и вы увидите, сколько сможете вспомнить связанных с ней идиом, говорящих о ярости или похоти. Я подожду.

Ладно, достаточно (и извиняюсь за то, что от этого небольшого упражнения ваша кровь вскипела от злости).

Всем этим, вероятно, большей частью мы обязаны примерно полутора тысячелетиям приверженности учению и терминологии римского врача Галена и его влиятельных последователей, которые считали, что сердце – это вместилище души и эмоций. К тому же некоторые из этих представлений, например «хладнокровный» или «горячая кровь», сами по себе были заимствованы у еще более древних философов: Гиппократа и Аристотеля, которые связывали сердце с эмоциями, душой, умом и памятью.

Традиционная китайская медицина (ТКМ), у которой немало приверженцев и в наши дни, тоже проводит устойчивые связи между умом и сердцем. ТКМ всегда считала, что сердце первично по сравнению с остальными органами[118] 145. Практикующие ее полагают, что кроме насосной функции сердце участвует в эмоциональных и ментальных процессах, служа местом обитания ума и духа, сознания и интеллекта. Еще ТКМ утверждает, что нарушение функции сердца приводит к психологическим и физиологическим проблемам, от сердцебиения и беспокойства до бледности, одышки и нарушения памяти. Примечательно, что и западная медицина считает эти симптомы признаками заболевания сердца, хотя и объясняет их причины по-другому.

Подобным же образом целостная система врачевания аюрведа подчеркивает роль сердца как жизненно важного органа для концепции разума, тела и духа. Она утверждает, что, хотя западная медицина, которая сосредоточена на симптомах и болезнях, нередко спасает жизнь, здоровье также зависит от поддержания баланса телесных энергий (вата, питта и капха). Аюрведическая медицина предлагает поддерживать этот баланс с помощью сочетания диеты, трав, медитации и других техник релаксации, например йоги.

Хотя достижения в области медицины, психологии и психиатрии вместе с современными исследованиями в области физиологии поведения и нейрофизиологии убедительно доказали, что сердце – не вместилище разума, потребовались столетия, чтобы эта концепция прочно утвердилась на Западе. Первые намеки на отход от кардиоцентризма появились еще в XVII веке, но эти утверждения часто основывались на слабых или вовсе не существующих научных подтверждениях, и в результате они не вызывали ничего, даже приблизительно похожее на принятие. Возможно, самым влиятельным из ранних некардиоцентристов был философ и математик Рене Декарт (1596–1650). Декарт прославился своим вкладом в развитие геометрии и алгебры, но он проявлял живой интерес и к анатомии с физиологией. В 1640 году он утверждал, что истинное «вместилище души и место, в котором формируются все наши мысли»146… нет, не мозг, но почти – крошечный комочек эндокринной системы внутри мозга, шишковидная железа.

Расположенная между двумя полушариями головного мозга, шишковидная железа получила название из-за своей формы, напоминающей сосновую шишку. Она стала последней из обнаруженных эндокринных (то есть выделяющих гормоны) желез, и сейчас известно, что она участвует в регулировании циркадных ритмов (наших внутренних 24-часовых часов) и выработки некоторых репродуктивных гормонов. К сожалению, представления Декарта о шишковидной железе, которую он описал как подвешенную в одном из похожих на камеру желудочков мозга и окруженную «животными духами», было почти столь же ошибочным, как и объяснение ее функции. Декарт считал: «Поскольку это [шишковидная железа] – единственная твердая и цельная часть во всем мозге, она непременно должна быть вместилищем здравого смысла, т. е. мыслей, и, следовательно, души, потому что одно не может быть отделено от другого»147. Еще Декарт рассуждал, что, раз у мозга есть правая и левая половина, это каким-то образом исключает его участие в умственной деятельности[119].

Ситуация начала меняться в пользу команды краниоцентризма благодаря деятельности английского врача Томаса Уиллиса (1621–1675), который стал пионером современных представлений о мозге и нейрофизиологии. Уиллис участвовал во вскрытиях, изучал анатомию мозга и его сложное кровоснабжение, особенно циркулярно сходящиеся артерии в основании мозга, которые с тех пор известны как «круг Уиллиса»[120]. Будучи профессором натурфилософии в Оксфорде, он должен был рассказывать студентам о душе, но, основываясь на своих исследованиях, он представлял в качестве отправной точки мозг, а не возвращался к стандартным кардиоцентрическим объяснениям. Уиллис работал не только над человеческими телами, но и проводил эксперименты на животных, определив, что разные отделы мозга специфичны для выполнения различных функций. С помощью своих анатомических знаний и медицинских наблюдений он сформировал первые представления о краниоцентричной природе интеллектуальных нарушений и психологических расстройств, в том числе нарколепсии и миастении (нервно-мышечное заболевание, вызывающее слабость скелетных мышц). Еще он описал некоторые расстройства, влияющие на мозг, как обусловленные тем, что мы сейчас называем нарушениями химии мозга. Именно он придумал термин «неврология».

Хотя все это невероятно впечатляет, читатели должны помнить, что середина XVII века была совсем другим временем для ученых. Хотя Уиллис, безусловно, изменил правила игры в области нейробиологии, его труды изобилуют обоснованиями, которые явно предназначались для умиротворения англиканской церкви. Кроме того, его способы лечения эмоциональных расстройств оставляли простор для совершенствования, поскольку включали избиение пациентов палкой.

Но, если отбросить в сторону придирки, развитие началось, и к 1670-м годам мозг, который в течение тысячелетий считался не более чем радиатором для охлаждения сердца, начал заменять последнее в качестве вместилища разума, души, интеллекта, сознания и эмоций – по крайней мере, на Западе. Эти перемены совпали с ростом знаний о нервах и непроизвольной работе вегетативной нервной системы, что означало новое понимание связей между сердцем, телом и разумом. Как мы вскоре увидим, этот переход также привел к пониманию того, как эмоциональные факторы, такие как стресс, бедность, личная трагедия и несчастье, могут привести к заболеваниям сердца. И в конце концов прекращение мозговой деятельности, а не остановка сердца стало определяющим фактором смерти.

Несмотря на все это, поэты, авторы песен и другие рассказчики в той или иной степени игнорировали принятие краниоцентризма научным сообществом – и, учитывая альтернативы, которые могли бы появиться из-за смены парадигмы (на ум приходят Piece of My Brain[121] Дженис Джоплин и Brain of Darkness[122] Джозефа Конрада), это, скорее всего, было мудрым решением. На самом деле, хотя современная наука окончательно устранила связь между сердцем и эмоциями или познанием, многие западные люди все еще обращаются к этим образам не только в метафорах и музыке, но и в собственных квазирелигиозных верованиях.

Некоторые считают, что сердце содержит эмоциональные характеристики своего владельца и что пересаженное сердце может передавать эти личностные черты от донора к реципиенту. Самым известным, пожалуй, был опыт, описанный покойной Клэр Сильвией, которая в 1988 году стала первым реципиентом при трансплантации сердца и легких в Массачусетсе. Позже она задокументировала свой опыт в мемуарах, ставших бестселлером. В них танцовщица, ранее заботившаяся о своем здоровье, описывает восстановление после трансплантации сердца, когда у нее серьезно изменились привычки, вкусы в моде и еде. Например, она снова стала пить пиво, и у нее появилась внезапная тяга к нездоровой пище, особенно к куриным наггетсам KFC. Как оказалось, сообщила она своим читателям, именно эти предметы были найдены в куртке ее 18-летнего донора органов после того, как он погиб в аварии на мотоцикле.

Историк культуры Фэй Бунд Альберти приводит в своей книге несколько возможных объяснений, которые могли бы как опровергнуть, так и подтвердить феномен, о котором говорила Клэр Сильвия и другие148. Одно из них – принятие желаемого за действительное: реципиент органа может чувствовать себя увереннее, представляя, будто какая-то часть личности донора продолжает жить в нем. Еще есть вероятность, что реципиент способен счесть чувство обладания чужим сердцем травмирующим и в результате может претерпеть подлинные психологические изменения. Альберти упоминает, что, возможно, на самом деле существует некая форма «системной памяти», в которой клетки тела каким-то образом запечатлевают опыт индивида.

Последняя идея не поддерживается господствующим научным подходом, но часто принимается теми, кто практикует разновидность альтернативной медицины под названием «гомеопатия». Гомеопатия утверждает, будто вода сохраняет память о растворенном в ней веществе и что «подобное лечится подобным» – другими словами, что можно получить пользу для здоровья, принимая таблетки, настойки или сверхразбавленные растворы, содержащие следовые или даже необнаружимые количества вещества, которое изначально могло вызвать болезнь.

В качестве примера такой практики: один популярный британский гомеопатический сайт недавно предложил новое лечение варикозного расширения вен – проблемы кровообращения, при которой слабые или поврежденные венозные клапаны позволяют крови скапливаться в сосудах, а те расширяются и становятся извилистыми. Это нередко бывает на ногах, где кровь, находящаяся под низким давлением, должна преодолеть гравитацию, чтобы вернуться к сердцу. Традиционные способы лечения варикозного расширения вен варьируют от компрессионных носков (сродни плотной коже, покрывающей ноги жирафа) до различных методик, разработанных для того, чтобы закрыть пораженные вены и обеспечить рост новых сосудов в этой области.

Между тем предлагаемое гомеопатическое лечение заключается в приеме внутрь препаратов из прострела (Pulsatilla), растения из рода травянистых многолетников. Расцветающие ранней весной эти похожие на колокольчики цветы прекрасны. Менее прекрасен тот факт, что Pulsatilla еще и очень ядовита при употреблении. Кроме того, что она вызывает гипотензию (кровяное давление менее 90/60 мм рт. ст.) и снижение частоты сердечных сокращений, Pulsatilla может спровоцировать диарею, рвоту, судороги и кому. Пишут, что племя американских аборигенов блэкфут использовало это растение для стимуляции абортов149.

Британский гомеопатический веб-сайт также отмечает, что, если пульсатиллы под рукой нет, хорошей заменой может стать нечто под названием «калькарея карбоника», заявляя, что «люди, которые хорошо переносят пульсатиллу, часто кротки, по возможности избегают споров… В то время как пульсатилла, как правило, подходит людям, которые обычно теплокровны и предпочитают свежий воздух в своих домах, те, кому требуется калькарея карбоника, определенно склонны к зябкости и заметной потливости ног. Они ненавидят влажные условия или сырую погоду, но, как и те, кому нужна пульсатилла, обычно кротки, возможно, более застенчивы или слегка нервны»150.



Лично я предлагаю переименовать калькарею карбонику в «устриракиум аннигилятум» (устричные раковины аннигилированные), чтобы отразить его истинную природу, так как основной ингредиент средства – это раковины моллюсков. Его часто используют как желудочный антацид (то есть таблетки от изжоги), а еще его можно обнаружить в бытовых чистящих средствах. Если это начинает вам что-то напоминать, так это потому, что калькарея карбоника на самом деле – карбонат кальция (CaCO3), или мел.

В конце концов, хоть фразу «Лох рождается каждую минуту» и связывают с именем шоумена и выдающегося барышника Ф.Т. Барнума, на самом деле нет никаких доказательств, что он когда-либо ее произносил. Хотя ее происхождение неизвестно, говорят, что эта фраза стала популярной среди игроков и мошенников где-то между концом 1860-х и началом 1870-х годов. Почему-то я подумал, что эту информацию стоит сюда включить.

14
Что происходит с разбитым сердцем?

«По-моему, зря ты так хочешь иметь сердце. Оно делает людей несчастными».

Л.Ф. Баум, «Волшебник страны Оз»

Большинство представлений об эмоциональной и духовной значимости сердца существуют вне сферы современных научных доказательств, но недавние исследования одной конкретной формы ишемической болезни сердца показали, что сердца и умы в конечном счете все же связаны, хотя и не так, как предполагает древняя или альтернативная медицина.

В 1990 году исследователи-кардиологи в Японии изучили группу из 30 пациентов, поступивших в больницу с жалобами на боли в груди и одышку. При первоначальном обследовании все они показали симптомы, напоминающие признаки инфаркта миокарда: дисфункцию левого желудочка и изменения электрокардиограммы (ЭКГ), графического отражения электрической активности сердца. Однако при дальнейшем обследовании врачи не обнаружили признаков сужения коронарных артерий151, симптома, обычно встречающегося у пациентов с инфарктом (то есть гибелью тканей из-за нарушения кровотока). На самом деле у большинства пациентов вообще не было признаков сердечных заболеваний. Еще более странными оказались результаты другого обследования, проведенного для оценки состояния левого желудочка. После установки сердечных катетеров и введения в желудочек красителя (спасибо, Вернер Форсман!) врачи сделали рентгеновские снимки, пока сердца пациентов продолжали циклы наполнения и опорожнения. Изучая полученные вентрикулограммы, исследователи поразились тому, что, когда левый желудочек заканчивал сокращаться, он принимал странную форму: сужался вверху и раздувался внизу. Это напомнило японским исследователям ловушки для осьминогов, или «тако-цубо» («осьминог» плюс «горшок»), которыми пользовались местные рыбаки. Затем – еще одно отклонение от типичных исходов инфаркта миокарда – большинство пациентов из группы обнаружили, что их проблемы с сердцем разрешились в течение следующих трех-шести месяцев. По-видимому, какое бы повреждение ни произошло, оно было полностью обратимым, что делало это состояние уникальным среди заболеваний сердечной мышцы или кардиомиопатий152.

Со времени первых исследований «кардиомиопатии такоцубо» ученые добились значительных успехов в понимании того, кто именно сталкивается с этим странным недугом и что его вызывает. Интересно, что 90 % тех, кто страдает кардиомиопатией такоцубо, – женщины в постменопаузе, и большинство из них недавно пережили острый физический или эмоциональный стресс, вплоть до попытки самоубийства. Многие страдали от горя из-за смерти любимого человека. Связь между тяжелой утратой и кардиомиопатией такоцубо породила альтернативное название этого состояния: «синдром разбитого сердца».

Появление кардиомиопатии такоцубо на самом деле легко объяснимо. Во время высокоэмоциональных или стрессовых ситуаций нервная система организма (в частности, симпатический отдел вегетативной нервной системы, который регулирует несознаваемые функции тела) наполняет кровеносную систему гормонами стресса – реакция «сражайся или беги». Эти химические передатчики готовят организм к борьбе с реальными или предполагаемыми угрозами, управляя физиологическими функциями: частотой сердечных сокращений, артериальным давлением и частотой дыхания. В нормальных ситуациях эта симпатическая реакция отключается, когда угроза проходит или когда эмоции утихают. Но у пациентов с кардиомиопатией такоцубо, как полагают исследователи, снижена активность связи между областями мозга, которые обрабатывают эмоции, и вегетативной нервной системой. Из-за этого симпатическая нервная система реагирует чрезмерно, продолжая изливать гормоны стресса, переизбыток которых приводит к потенциально серьезным сердечно-сосудистым проблемам. Они могут включать спазм коронарных артерий и их микроскопических ветвей – явление, которое может объяснить дисфункцию левого желудочка и боли в груди, наблюдаемые у пациентов с кардиомиопатией такоцубо.



Однако существуют и вопросы, на которые пока нет ответа. Например, остается неясным, почему левый желудочек принимает эту своеобразную форму ловушки для осьминога. Также неизвестно, вызвано ли перепроизводство гормонов стресса в мозге эмоциональной травмой, которую перенес пациент, или же дисфункция мозга, ответственная за чрезмерную стимуляцию симпатической нервной системы, была изначально, что сделало человека более восприимчивым к кардиомиопатии такоцубо.

Но если оставить в стороне неясности, это состояние служит ярким примером тесной связи между сердцем и мозгом, доказательством того, что такие эмоции, как горе, могут привести к физическим изменениям в сердце – в данном случае к изменениям временного характера. Но эта связь между сердцем и мозгом – две стороны одной медали, потому что ясно и то, что поврежденное сердце может привести к эмоциональной дисфункции.

Я поговорил с кардиологом, почетным профессором Висконсинского университета Патриком Макбрайдом, ведущим экспертом по факторам риска сердечно-сосудистых заболеваний. Мне было интересно узнать, почему стресс и депрессия негативно влияют на сердце и как можно противостоять этому. Он подчеркнул, что такую связь чрезвычайно трудно исследовать из-за ряда факторов, приводящих к путанице. Например, когда умирает один из супругов, второй часто попадает в больницу с инфарктом миокарда. Но хотя картина ясна, причины ее менее очевидны.

Макбрайд разобрал для меня реакцию организма «сражайся или беги», ту самую систему, которая срабатывает при кардиомиопатии такоцубо. Хотя коктейль из адреналина, кортизола и других химических веществ, связанных со стрессом, полезен для борьбы с физическими угрозами, он может быть контрпродуктивным, когда дело доходит до эмоций. Когда кто-то находится в состоянии хронического стресса, например когда близкий человек умирает после продолжительной болезни, эти гормоны могут выделяться так часто, что они начинают раздражать сердце и кровеносные сосуды, повреждая их внутреннюю оболочку – эндотелий. Хотя этот единственный слой клеток до недавнего времени считался относительно инертным, на самом деле он выполняет эндокринную функцию. В течение последних 20 лет ученые показали, что эндотелий выделяет в кровь свой собственный набор гормонов.

– Секунда за секундой и минута за минутой эндотелий реагирует на нашу химическую среду, – сказал мне Макбрайд. – Если мышцам нужно больше кислорода, химические вещества, выделяемые эндотелием, расширяют кровеносные сосуды, которые их снабжают, при этом сокращаются кровеносные сосуды в других местах.

Когда эндотелий воспаляется, поврежденные клетки тоже выделяют химические вещества: гистамин, брадикинин и цитокины (широкий спектр низкомолекулярных белков, которые также вырабатывают клетки иммунной системы). Одно из последствий – кровеносные сосуды становятся более проницаемыми и пропускают плазму в окружающие ткани. Это приводит к характерному отеку, покраснению и боли, которые мы связываем с воспалением. Тем временем высвобожденные химические вещества посылают сигнал команде по ремонту тела появиться и приступить к работе.

Этот процесс полезен, когда воспаление острое, но совсем неуместен, когда состояние становится хроническим. По сравнению Макбрайда, когда в крови постоянно присутствуют вещества, поддерживающие воспаление, это все равно, что постоянно тереть кожу, пока не появится ссадина. Более того, когда внутренняя оболочка кровеносных сосудов из-за длительного воспаления становится все более проницаемой, химические соединения в крови могут измениться, соответственно модифицировав и свое действие. Одно из таких изменений происходит, когда холестерин ЛПНП подвергается процессу окисления, превращаясь в окисленный ЛПНП (окЛПНП), вещество, которое, как известно, участвует в образовании атеросклеротических бляшек. Макбрайд сравнивает окЛПНП с жиром от бекона, оставшимся на сковороде.

Все может стать еще хуже, если у человека, о котором идет речь, уже есть атеросклеротические бляшки, поскольку хроническое воспаление может привести к тому, что внутренняя оболочка сосуда разорвется. Когда ремонтная бригада организма спешит, чтобы устранить повреждение, образуется тромб. Обычно свертывание крови – это хорошая вещь: сложный каскад химических реакций гемостаза, чей конечный волокнистый продукт (тромб) может эффективно остановить потерю крови из разорванного сосуда. Однако, если часть тромба отрывается и движется с током крови, это подобно набросу экскрементов на вентилятор: обрывок тромба может застрять в более мелком сосуде, например коронарной артерии или артерии, снабжающей какой-либо участок мозга. Это способно вызвать инфаркт миокарда или инсульт соответственно.

Теперь, немного лучше разбираясь в отношениях между стрессом и сердцем, я решил зайти к Макбрайду с другой стороны, стремясь изучить методы, которые сейчас используются для противодействия нездоровым последствиям стресса для сердца.

На удивление, Макбрайд начал с духовной стороны.

– Мне совершенно ясно, что люди, имеющие духовную жизнь, справляются со стрессом лучше – и это подтверждено исследованиями.

Он объяснил, что, когда люди не страшатся собственной смерти, исходы заболеваний обычно лучше.

Однако это утверждение спорно, поскольку на каждое исследование, указывающее на преимущества религиозной жизни в отношении здоровья, находятся критики, которые утверждают, что даже лучшие из этих исследований были ошибочными, потому что, прежде чем сформулировать выводы, ученые не проконтролировали или не учли такие факторы, как возраст, пол, этническая принадлежность, образование, образ жизни (например, курение и потребление алкоголя), а также социально-экономическое положение и состояние здоровья исследуемых[123] 153.

Однако факт остается фактом: пациенты, которые получают социальную поддержку или находятся в прочных отношениях, с большей вероятностью будут иметь лучшие исходы. «У людей, которые одиноки или овдовели, исходы хуже», – сказал Макбрайд.

В течение последних четырех десятилетий Макбрайд и его коллеги по кардиологической реабилитации работали над проблемой высокой частоты депрессии, которая следует за инфарктами миокарда. Причина их интереса заключается в том, что при депрессии[124], как и при других видах острого стресса, ухудшается кровообращение в тканях. В сочетании с болезнью сердца, которая привела к инфаркту, это может иметь смертельные последствия. Макбрайд сказал, что сейчас один из каждых двух-трех выздоравливающих пациентов, вероятно, страдает расстройством настроения. Чтобы решить эту проблему, в рамках протокола действий команда Макбрайда обследует каждого пациента с сердечно-сосудистым событием на предмет депрессии, независимо от того, было ли это событие установкой стента, операцией шунтирования или инфарктом. В результате медицинская команда Клиники профилактической кардиологии Висконсинского университета с 1980-х годов имеет в своем штате психологов и терапевтов, а с 1994 года проводит программу осознанности.

Осознанность (mindfulness) – это терапевтическая техника, корни которой уходят в буддийскую медитацию. Практикуя ее, человек пытается сосредоточить свое осознание мыслей, чувств и телесных ощущений на настоящем моменте, а не пережевывать прошлое или беспокоиться о будущем. Техника также подчеркивает принятие мыслей и чувств, не осуждая их, помогая практикующим понять, что нет «правильного» или «неправильного» способа чувствовать в любой конкретный момент. С конца 1970-х годов осознанность стала популярной программой управления стрессом, ее практикуют в тюрьмах, больницах, а в последнее время и в школах, где тревожные расстройства у детей стали серьезной проблемой154.

Макбрайд сказал мне, что поначалу профессионалы, проводившие его программу кардиореабилитации, называли эти занятия «управлением стрессом» или «снижением стресса».

– Приходили все, – сказал он.

Но потом персонал начал называть это «медитацией осознанности» и привносить элементы йоги и тайцзи.

– И мужчины перестали появляться, – заметил Макбрайд. – Это было слишком по-восточному для западных парней.

Я рассмеялся.

– Как вы с этим справились?

– Мы снова назвали это «управлением стрессом», и мужчины повалили толпами.

Макбрайд и его коллеги используют методы осознанности для борьбы с «очень реальным фактором страха», с которым сталкиваются пациенты после перенесенного инфаркта. Этот страх был всегда, но в последние годы интернет усилил его, позволив людям быстро получить доступ к огромному количеству информации. Часть этой онлайн-информации, касающейся таких вещей, как здоровое питание и необходимость физических упражнений, весьма полезна. Но, как и при любой самодиагностике, существует опасность, что пациент может забрести на веб-сайт, рекламирующий непроверенные пищевые добавки или слишком упрощающий медицинские темы. Примером последнего служит общепринятое мнение, что холестерин вреден для вашего организма. Конечно, все это может привести к обратным результатам у пациентов, восстанавливающихся после сердечно-сосудистых событий вроде инфаркта или операции коронарного шунтирования. Это подчеркивает необходимость программ реабилитации, которые дают пациентам доступ к информации и инструкциям, полученным из рецензируемых источников, таких как авторитетные медицинские журналы. Примечание: сейчас в большинстве больниц есть программы реабилитации для пациентов с болезнями сердца, но эти программы различаются по объему – немаловажный факт, который следует учитывать при сборе информации о плюсах и минусах вариантов госпитализации.

Во многих программах кардиореабилитации (включая ту, что ведет Макбрайд) есть одно общее место: очень важно привлечь к процессу партнеров, близких родственников и друзей. Помимо прочего, на занятиях по реабилитации сердца учат знакомых и близких не ходить на цыпочках вокруг человека, задаваясь вопросом: «Когда у него будет крупный инфаркт?» – этот страх пациент неизменно подхватит. На занятиях, ориентированных на партнеров, также обсуждают касающиеся их проблемы, такие как эректильная дисфункция, распространенная у пациентов, перенесших сердечно-сосудистое событие, и дают информацию о том, что делать, если произойдет еще один инфаркт, включая обучение партнера сердечно-легочной реанимации.

В конечном счете, независимо от того, верит ли человек в силу медитации и йоги или просто хочет облегчить жизнь себе и партнеру в трудное время, программы реабилитации сердца привели к значительному снижению десятилетней смертности после операции коронарного шунтирования155 и заметному снижению повторных госпитализаций и смерти после инфаркта миокарда156.

Однако, по словам Макбрайда, проблема состоит в том, что, несмотря на лучшие исходы у тех, кто участвует в программе кардиологической реабилитации, записывается на нее лишь каждый четвертый пациент. Было обнаружено несколько барьеров, мешающих принять участие. К ним относятся отсутствие медицинской страховки, депрессия, мнение, что программа реабилитации не нужна или неудобна, а также время в пути и транспорт, необходимый для того, чтобы добраться до места проведения занятий и обратно.

Изучив эти барьеры, исследователи из клиники Майо пришли к выводу, что, хотя невозможно изменить такие факторы, как возраст (чем старше пациент, тем меньше вероятность того, что он примет участие) и пол (женщины будут участвовать с меньшей вероятностью), есть способы, которые могут увеличить вовлеченность157. К ним относятся первичная консультация кардиолога в больнице, начало программы сердечно-сосудистой реабилитации, пока пациент все еще находится в стационаре, информирование о важности этих программ во время госпитализации и обсуждение с пациентами вопросов, связанных с транспортом и другими потенциальными проблемами.

Какими бы отталкивающими ни казались пациенту программы реабилитации, они имеют неоспоримые преимущества, особенно, подчеркнул Макбрайд, групповые программы. Если пациент видит сверстника, бегущего по беговой дорожке, и знает, что всего восемь недель назад этот человек сам перенес операцию шунтирования, осознание, что сейчас он тренируется и чувствует себя хорошо, может всерьез задеть за живое.

– Пациент начинает думать: «Эй, я тоже только что перенес шунтирование. Как тебе удалось то, что ты делаешь сейчас?»

– Социальная поддержка других пациентов становится действительно важной, – сказал Макбрайд. – Они начинают влиять и на других больных.

Макбрайд также предположил, что китайская традиционная медицина может быть эффективной в профилактике и лечении сердечно-сосудистых заболеваний, если относиться к ней как к части более широкой категории интегративной медицины (ИМ). Грубо говоря, ИМ стремится понять уникальный набор обстоятельств (физических, психических, духовных, социальных и экологических), влияющих на здоровье каждого человека. Затем она рассматривает эти обстоятельства, используя междисциплинарные подходы применительно к конкретным людям. Группа Макбрайда применяла ИМ как часть своей программы кардиологической реабилитации в течение последних 25 лет или около того, с тех пор как к ним присоединились несколько врачей, которые уже сочетали восточные и западные медицинские подходы.

В дополнение к способам противодействия стрессу лаборатория Макбрайда исследует другие методы улучшения исходов сердечно-сосудистых заболеваний. Команда проверяла влияние на функцию артерий множества факторов – в частности будет ли расширяться нездоровая артерия под воздействием изучаемых химических соединений. Среди средств, которые они тестировали – витамины А, С, D и Е, а также женьшень, ресвератрол (химическое соединение, вырабатываемое несколькими растениями в ответ на атаку патогенов), виноград, красное вино и чеснок.

– И каковы были результаты? – спросил я.

– Ну, не могу сказать, что все эти витамины вовсе ни на что не влияют.

– Значит, они действительно работают?

– Красное вино – да. Темное пиво – да. Но БАДы – нет.

Самыми эффективными среди соединений, которые изучала команда Макбрайда, стали статины – это класс химических веществ, включая некоторые лекарства, снижающие уровень холестерина крови. У холестерина плазмы крови есть два источника: еда и печень, и статины блокируют ферменты последней.

– Они замечательно снижают воспаление, улучшают функцию эндотелия и уменьшают атеросклеротические бляшки, – сказал мне Макбрайд.

Поскольку я сам принимал статины в течение последних 15 лет, мне было приятно слышать, как он упоминает их практически в одном ряду с темным пивом и красным вином – двумя лекарствами, которые я всегда решительно поддерживал.

Еще Макбрайд упомянул флавоноиды, имея в виду антиоксидантные соединения, содержащиеся в ягодах, яблоках, цитрусовых, бобовых и даже в чае. Антиоксиданты – это соединения, которые нейтрализуют или предотвращают образование нестабильных молекул – свободных радикалов, – играющих немалую роль в повреждении тканей. Витамины С, Е и каротиноиды – тоже антиоксиданты, но Макбрайд подчеркнул: он не верит, что они действенны в форме пищевых добавок, принимая которые человек никогда не может быть уверен, что именно находится в таблетке, и таким образом лучше заменить добавки здоровой диетой, включающей эти соединения.

Он также подчеркнул противовоспалительное действие средиземноморской диеты с ее акцентом на большое количество овощей, оливкового масла и чеснока, и важность снижения потребления насыщенных жиров и увеличения мононенасыщенных жиров[125].

Еще одним выводом из моего разговора с Макбрайдом стало осознание важности умеренности для здоровой жизни сердца.

– Соревнования Ironman [триатлон] – это неправильное количество активности, но и ничего не делать – тоже неправильное количество активности, – сказал он мне. – Ежедневная прогулка – вот правильное количество активности. Некоторые говорят: «Красное вино полезно, так что я выпью целую бутылку». Нет, правильное количество – 90 миллилитров.

Отчасти повсеместные заболевания сердца в Америке связаны с нашими диетическими привычками, отошедшими от умеренности. В тенденции, которая началась в конце 1970-х годов, размеры порций (особенно в ресторанах быстрого питания и сетевых ресторанах) в США увеличивались со скоростью, отражающей рост ожирения. По данным исследования Harvard Women’s Health Watch, «типичный стакан газировки в кинотеатре, когда-то около 200 мл, теперь может быть “большим”, в 950 или 1250 мл»158, а бейгл весом в 60–90 граммов теперь весит от 120 до 200 граммов.

Растет и наше потребление мяса: за последние 50 лет мировой спрос на него увеличился в четыре раза159. В одном заметном исследовании на схожую тему изучались показатели смертности от «болезней системы кровообращения» во время Второй мировой войны; особое внимание уделялось оккупированной нацистами Норвегии: оказалось, что, несмотря на рост стресса, в период с 1942 по 1945 год от сердечных заболеваний умерло примерно на 20 % меньше людей160. В чем причина? Домашний скот конфисковали немцы, и местное население, оставшись практически без доступа к мясу, яйцам и молочным продуктам, было вынуждено выживать на низкожировой диете из овощей, зерновых и фруктов. Как следствие, снизились случаи сердечно-сосудистых заболеваний.

Я закончил исследование темы со списком рекомендаций по образу жизни для здоровья сердца перед лицом полного стрессов мира. Список включает в себя физические упражнения, диету с большим количеством рыбы и меньшим количеством жира, достижение или поддержание соответствующей массы тела, достаточный сон (кажется, волшебное число – семь часов в сутки), отказ от курения, употребление только умеренного количества алкоголя, использование техник снижения стресса и регулярное медицинское обследование.

Когда интервью подходило к концу, пробежавшись по списку, который составил, я спросил Макбрайда, есть ли что-нибудь еще, что он хотел бы добавить.

– Умеренность во всем, – ответил он. – Я думаю, это было бы чудесной рекомендацией.

15
Змеи и при чем здесь сердце?

Сердца не будут практичными до тех пор, пока не станут небьющимися.

Фильм «Волшебник страны Оз» (MGM, 1939)

В природе сердца и системы кровообращения развились в эффективные формы внутренних перевозок, основные функции которых позволяют организмам обмениваться с внешней средой жизненно важными материалами: питательными веществами и газами. Однако мы, люди, опередили эволюцию нашей сердечно-сосудистой системы, проверяя пределы ее способности адаптироваться к нездоровой пище, токсинам, загрязнителям, курению и стрессу.

Медицинские исследования ответили на этот вызов. Например, в последние десятилетия мы наблюдаем рост количества диет с низким содержанием жиров; также все чаще проводятся высокотехнологичные медицинские процедуры, например коронарное шунтирование, при котором закупоренные коронарные артерии заменяются венами из руки или ноги пациента. Гораздо сложнее механические сердца. В 1982 году американский кардиохирург Уильям Деврис успешно имплантировал первое полностью искусственное сердце Jarvik-7 61-летнему стоматологу на пенсии по имени Барни Кларк. Кларк прожил 112 дней, перенеся ряд серьезных осложнений: дыхательную недостаточность, требующую трахеотомии, а также «лихорадку, инсульт, судороги, делирий, почечную недостаточность и кровотечение, вызванное нарушением свертываемости крови»161. В конце концов он умер от колита. Первоначально положительное освещение этой истории вскоре оказалось подпорчено нисходящей спиралью состояния Кларка, и последовавшие за этим негативные публикации сделали многое для того, чтобы превратить механические сердца из аппаратов длительного назначения в средства bridge-терапии[126] для пациентов, ожидающих трансплантации.

Что касается пересадки сердца, первую успешную операцию сделал Кристиан Барнард (1922–2001) 3 декабря 1967 года. Во время пятичасовой операции 53-летний Луи Вашкански получил сердце Дениз Дарвал, 25-летней жертвы автомобильной аварии. Орган функционировал очень неплохо, но, к сожалению, иммунодепрессанты, которые предотвращали отторжение сердца, сделали Вашкански уязвимым для инфекции. Спустя 18 дней он умер от двухсторонней пневмонии.

В настоящее время подсчитано, что ежегодно во всем мире проводится около пяти тысяч операций по пересадке сердца, преимущественно в США. Но тем не менее каждый год миллионы людей погибают от болезней сердца и еще многие тысячи умирают в долгом ожидании очереди на трансплантацию сердца, печени или почек. Мы уже рассматривали историю ксенотрансплантатов и говорили о текущих усилиях по генетическому проектированию штамма свиней – доноров органов. Но, помимо того, возможно, природа может обеспечить нас новыми методами лечения неисправных сердец, также пришедшими из животного мира, но дружественными к животным. И в поисках этих методов все больше исследователей в наши дни возвращаются к природе и ее удивительным эволюционным модификациям.

Одна довольно примечательная адаптация, обнаруженная в животном царстве, – это способность некоторых сердец восстанавливаться после повреждения – особенность, которой катастрофически не хватает человеческим сердцам. Инфаркт миокарда обычно (по крайней мере, отчасти) происходит из-за закупорки одной или нескольких коронарных артерий, что отсекает кровоток как к области сердца, так и ко всем участкам, которые раньше снабжал сосуд. Лишенная кислорода, ткань сердечной мышцы в области снабжения этого сосуда погибает. Если пациент выживает, мертвая мышечная ткань заменяется рубцовой, которая не способна к сокращению и препятствует формированию новых клеток сердечной мышцы. В результате некоторые части этого сложного насоса больше не функционируют и прекрасно скоординированная работа сердца нарушается. Пережившие инфаркт часто сталкиваются с проблемами в будущем, в том числе с повторными инфарктами и в конечном счете сердечной недостаточностью.

Но что, если врачи смогут заменить утерянную или нефункционирующую сердечную ткань? Такое лечение могло бы стать переворотом, особенно учитывая, что ежегодно примерно у полумиллиона американцев диагностируется сердечная недостаточность и уровень смертности среди этих пациентов составляет почти 30 %162. Поскольку феномен регенерации сердца не встречается у людей (и, если уж на то пошло, у млекопитающих вообще), исследователи обратились за ответом к самому древнему из позвоночных – рыбе, в частности к данио-рерио (Danio rerio), обычному обитателю тропических пресноводных аквариумов.



Хотя исследования этих откладывающих яйца южноазиатских родственников пескаря начались в 1960-х годах, их популярность, особенно в качестве моделей для изучения заболеваний человека, резко возросла после 2013 года. Именно тогда исследователям стали доступны результаты десятилетнего квеста изучения последовательности их генома. Полностью секвенированный геном можно рассматривать как полный набор генетических инструкций, необходимых для развития, роста и поддержания организма.

Исследователи удивились, обнаружив, что более чем 70 % генов данио-рерио совпадают с человеческими и что 80 % генов, ассоциированных с человеческими заболеваниями, имеют свои аналоги у этих рыб163. Еще у них есть эквивалент почти каждого человеческого органа и сотни прозрачных развивающихся во внешней среде эмбрионов. Это сочетание признаков позволяет исследователям моделировать состояние человека в быстрорастущем, простом в уходе, насквозь понятном виде. В экспериментальные линии рыбок данио-рерио можно ввести генные мутации, чтобы изучить развитие генетики человеческих заболеваний, например мышечной дистрофии164, или создать модель сердечных аномалий, что позволит разработчикам лекарств протестировать соединения с возможным терапевтическим эффектом165.

Однако самым захватывающим стало открытие, что сердца этих рыбок способны полностью регенерировать после ампутации до 20 % их единственного желудочка. По общему признанию, после того как мы не так давно отказались от гладиаторских боев и мародерства, подобные типы ранений стали несколько менее распространенными среди людей, но это открытие оказало огромное влияние на исследования сердца. Ученые отметили, что у данио-рерио, переживших подобную ампутацию, быстро образуется сгусток, предотвращающий катастрофическую потерю крови. Однако по-настоящему уникально то166, что в течение 30–60 дней после травмы он заменяется полностью функциональными мышечными клетками167.



В зрелом сердце млекопитающего клетки сердечной мышцы (кардиомиоциты) перестают размножаться, то есть производить новые клетки. Сердце данио-рерио, напротив, способно не только создавать новые функциональные мышечные клетки, но и делать это без вовлечения стволовых клеток. О стволовых клетках ниже мы узнаем гораздо больше, но пока мы можем думать о них как о классе эмбриональных или зрелых клеток, которые в зависимости от действующего стимула могут развиваться в различные типы клеток.

У взрослых рыбок новые клетки сердечной мышцы происходят из ранее существовавших миоцитов. Когда определенная область сердца травмирована, неповрежденные миоциты возвращаются в репродуктивную фазу своего жизненного цикла и начинают производить новые функциональные кардиомиоциты – мышечные клетки, готовые к действию. Эти новые миоциты мигрируют в поврежденную область и заменяют рубцовую ткань, первоначально сформовавшуюся в ответ на рану. Одновременно сердце данио-рерио на «сверхсветовых» скоростях создает каркас из соединительной ткани: в поврежденной области быстро отрастают кровеносные сосуды, которые приносят коллагенсекретирующие клетки фибробласты168. Исследователи называют коллагеновый каркас, заложенный фибробластами, «регенеративным каркасом», и он служит структурной основой для формирования новой сердечной мышцы169.

Учитывая положительные стороны возможности восстановления функциональной сердечной мышцы, логично задаться вопросом: почему сердца млекопитающих не могут такого?

С эволюционной точки зрения наиболее вероятная причина заключается в том, что отсутствие этой способности на самом деле полезно – или, по крайней мере, было полезно для наших древних предков. Поскольку кардиомиоциты перестают делиться вскоре после рождения, они не так восприимчивы к генетическим мутациям, вызывающим рак. В результате рак сердца встречается крайне редко[127]. Поскольку все млекопитающие разделяют эту черту, очевидно, что она – древняя адаптация млекопитающих или, что вероятнее, еще более древнее приспособление, которое сформировалось у первых позвоночных, поскольку кроме данио-рерио только один вид, насколько известно, обладает способностью к регенерации сердца: разновидность североамериканского тритона (Notopthalamus viridescens).

Неспособность наших кардиомиоцитов делиться обнаруживает очевидный эволюционный смысл, если учесть, что наши далекие предки не были обременены дрянным питанием, основанным на фастфуде, ожирением, курением и другими недавно приобретенными плохими привычками, отягощающими сердце. Таким образом, эта адаптация служит прекрасным примером того, как наши органы развивались во время, сильно отличающееся от нашего собственного. Что до того, почему данио-рерио нарушают именно это правило позвоночных, – скорее всего, это результат полезной мутации, поскольку, если вы уродились крошечной, похожей на пескаря рыбкой (или таким же крошечным тритоном с красными пятнами), а значит, популярным пунктом меню для множества видов кусачих хищников, стоит иметь возможность починить свое сердце.

Но, независимо от того, как развивалась эта черта, неспособность человеческого сердца восстанавливаться для нас сейчас серьезная проблема, и наука предоставила нам возможность противостоять ей. Исследователи изучают несколько подходов, включающих идентификацию химических веществ, которые могли бы выполнять одно из следующих действий: стимулировать деление зрелых кардиомиоцитов; превращать клетки, например фибробласты, в кардиомиоциты; или заставлять сердечные стволовые клетки дифференцироваться в кардиомиоциты. Каждый из этих подходов – серьезная и сложная задача, особенно учитывая, что все они требуют и модификации поведения кровеносных сосудов сердца. В конце концов, любой потенциально омоложенной мышечной ткани понадобится полностью функциональное кровоснабжение, которое будет нести команде по восстановлению тканей питательные вещества и кислород.

Хотя удаление больших участков сердца данио-рерио вызывает мощную регенеративную реакцию, исследователям необходимо разработать модели рыбок, демонстрирующие аналогичную реакцию на более распространенные заболевания сердца человека. Поэтому сейчас ученые пытаются создать линии дарио-рерио для изучения аналогов нарушения функций сердечных клапанов, врожденных пороков сердца и проблем липидного обмена, например повышенного уровня холестерина170.

Учиться приходится многому, но исследователи надеются, что полученные знания о сердцах данио-рерио и других видов, не относящихся к млекопитающим, помогут однажды начать новую эру в терапевтической регенерации сердца171.


Учитывая, что люди генетически ближе к рептилиям, чем к рыбам, вполне логично, что рептилии также чрезвычайно ценны для медицинского сообщества. Темный тигровый питон (Python bivittatus) – еще один пример того, как нечеловеческие сердца помогают ученым разрабатывать методы лечения некоторых очень человеческих заболеваний.

Змею, о которой идет речь, легко отличить по характерным отметинам на голове, напоминающим наконечник стрелы. Она обитает в травянистых болотах, лесах и пещерах Юго-Восточной Азии. Темный тигровый питон обычно считается вторым или третьим по величине видом змей в мире, самка может достигать длины более 6 метров, обхватом приближаясь к телефонному столбу. Питон такого размера может весить около 136 килограммов[128]. Самцы намного меньше, обычно не длиннее 4,5 метра.

В детстве я держал одну из этих прекрасных рептилий, хотя моя была всего около 1,2 метра в длину. Тем не менее присутствие змеи в моем доме бесконечно восхищало меня и моих друзей, особенно во время кормления. Но не все так хорошо относились к il serpente, особенно моя мама и по крайней мере шестеро из восьми моих любимых тетушек Роуз[129]. Я также живо помню, что после того, как им сообщили об Элис, ребята, перестраивавшие наш дом на Лонг-Айленде, избегали моей комнаты, как будто это чумное отделение. С другой стороны, я был очарован спокойным поведением удава, тем, как он периодически линяет, и его способностью раздвигать челюсти, чтобы проглотить еженедельный набор мышей, каждая из которых размером была больше головы питона. Однако интерес медицинского сообщества к этой змее связан с тем, чего я не знал в детстве. И никто не знал. Это наблюдение сделали в 2005 году исследователи из Калифорнийского университета в Ирвине: в течение трех дней после приема пищи сердце темного тигрового питона увеличивается на 40 %172.



Я поговорил с Лесли Лейнванд, исследовательницей из Университета Колорадо в Боулдере, которая более 10 лет изучала этот феномен у темных тигровых питонов. Она объяснила, что необычная адаптация – это побочный продукт странного графика питания питона. В своей родной среде эта змея может целый год обходиться без еды, почти не страдая от негативных последствий, в то время как любое млекопитающее, попытавшееся совершить такой подвиг, погибнет. «И поэтому эти животные приспособились к экстремальным вещам, – сказала мне Лейнванд. – Одна из них – съедать огромное количество пищи, когда представляется возможность».

Как удавы и анаконды, питоны душат жертв. Они охотятся из засады на добычу, которая нередко весит вполовину больше них. Тот малыш, которого я держал ребенком, ел грызунов, но в дикой природе темные тигровые питоны охотятся на свиней, оленей и даже некрупных людей. Змеи усмиряют жертв несмертельным укусом, а потом быстро захватывают их в толстые кольца своих мускулистых тел. Сокращение их мышц заставляет грудную полость жертвы сжиматься, мешая ей наполнять легкие во время вдоха. Затем следует смерть от удушья. Вскоре после этого змея разворачивается и расцепляет челюсти (действительно интересное зрелище). Затем, начиная с головы, удав «следует» вдоль тела жертвы, в конце концов проглатывая свою еду целиком.

Такой тип питания подвергает змею изрядной опасности со стороны хищников. Представьте на миг, что вы за один глоток съедаете что-то размером с датского дога, а потом переваливаетесь, ожидая, пока закончится пищеварение. С другой стороны, может быть, вам не стоит этого воображать. Суть в том, что способность питаться как можно реже, которую развили удавы, имеет смысл.

Но питоны разработали еще и феноменальный обходной путь, который позволяет им вернуться к подвижности как можно быстрее. Они не только могут переварить добычу массой до половины веса собственного тела всего за четыре-шесть дней, но и способны использовать это переваривание для роста тканей. Кроме мозга темного тигрового питона, который заключен в черепе, «почти каждый орган тела претерпевает чрезвычайно быстрое увеличение размеров и массы», – сказала мне Лейнванд.

Это изменение возникает не просто из-за накопления жидкости; обычно в течение 24 часов после употребления пищи происходит настоящий рост тканей. «То, что никогда не случится с млекопитающим», – добавила Лейнванд. Я подумывал было вспомнить одно пережитое мной взвешивание после Дня благодарения, но решил, что лучше не надо.

Первоначальный исследовательский интерес Лейнванд был связан с физиологическим ростом человеческого сердца, а именно с ростом, который происходит в сердцах спортсменов. Большинство людей считают увеличение сердца у людей исключительно симптомом заболевания, и действительно, оно может быть результатом таких состояний, как нелеченное высокое артериальное давление или ишемическая болезнь сердца. Этот тип роста сердца называется патологической гипертрофией. «Гипертрофия» означает увеличение размера определенных клеток – в данном случае клеток сердечной мышцы. А «патологическая» – травму или болезненное состояние. Чтобы было понятней, не всякая гипертрофия плоха, так как она, например, обычно возникает в результате силовых тренировок[130].

«В некоторых из этих [связанных с болезнью] случаев, – объяснила Лейнванд, – мышцы становятся очень-очень большими, но это происходит за счет камер сердца. Таким образом, вы получаете чрезвычайно толстые стенки сердца, но относительно небольшие камеры. Это отличается от того, что происходит у хорошо подготовленного спортсмена. Атлеты в конечном итоге пропорционально увеличивают как мышцы, так и камеры – большее количество мышц, но одновременно и большие камеры для притока и оттока крови». Именно такой рост она наблюдала у питонов.

Лейнванд рассказала, что ей пришла в голову идея: если ее команда сможет понять, каким образом сердце питона способно расти так быстро, они смогут обратить вспять или предотвратить сердечные заболевания у людей, в частности предложив спасительный вариант для тех, чье сердце стало слишком нездоровым, чтобы получать пользу от физических упражнений. (Для сердец, которые могут выдерживать физические нагрузки, преимущества последних включают улучшение кровообращения, увеличение подачи кислорода к тканям, снижение кровяного давления и уменьшение уровня триглицеридов в крови.)

К сожалению, однако, логистика экспериментов, связанных с питонами, быстро превратилась в кошмар. Где-то в 1990-е годы люди в Южной Флориде начали выпускать своих надоевших домашних питонов в Эверглейдс[131]. Одно из самых богатых на разнообразие видов мест в США, Эверглейдс еще и идеальная среда обитания для теплолюбивых тропических питонов, что позволяет им выживать в течение всего года, не опасаясь холодной погоды или сезонной нехватки пищи. Хуже всего то, что меню, доступное в Эверглейдсе для пришлых змей, обширно и включает в себя исчезающие виды, например рысей, и других млекопитающих среднего размера: енотов, опоссумов и лис[132] 173. Чешуйчатые захватчики также стали доминирующим пожирателем болотных кроликов.

За три десятилетия популяция питонов во Флориде выросла до числа где-то между полумиллионом и миллионом особей. Это был экологический кошмар, который в 2012 году привел к тому, что Министерство внутренних дел США запретило продажу темных тигровых питонов, а другой федеральный запрет в том же году закрыл перевозку питонов через границы штатов. Эти запреты стали шагом в правильном направлении для Эверглейдса, хотя они мало чем помогли в сокращении быстрорастущей популяции змей, обитающих там. Но кризис сделал получение образцов для исследований Лейнванд и ее коллег почти невозможным.

Тем не менее, сказала мне Лейнванд, после почти трех лет борьбы с препятствием на пути транспортировки питонов ученые смогли обойти «паутину бюрократии», чтобы обеспечить необходимые образцы для исследований.

Они начали изучение сердца питона с особей, которые недавно ели. Среди самых ранних открытий группы – кровь, взятая у змей, которые недавно съели крупную пищу, оказалась белой. «Настолько наполненная жиром, что практически матовая», – сказала Лейнванд. У людей это было бы плохой новостью, поскольку жир, скорее всего, накапливался бы в органах и приводил к сердечным заболеваниям, при которых жировые бляшки образуются в стенках узких коронарных артерий, снабжающих сердце.

«Так что, когда мы увидели змеиную кровь, похожую на молоко, – сказала она, – я удивилась, почему у них не было никаких симптомов сердечных заболеваний, ведь их сердца, должно быть, заполнены жиром».

Но дальнейшее исследование показало, что сердца насытившихся питонов отнюдь не наполнены жиром. На самом деле в их сердцах было меньше жира, чем натощак. В конце концов исследовательская группа выяснила почему.

«Для нас с вами, – сказала Лейнванд, – или даже для здорового грызуна жир – это топливо, и он сжигается. Когда у вас начинаются сердечные заболевания, вы перестаете сжигать жир, и он накапливается в сердце».

Но у питонов происходит нечто другое. Организм питона на потребление суперогромного обеда реагирует так, что сердце превращается в машину для сжигания жира. Одновременно оно увеличивается в размерах, но не патологическим образом, что, учитывая своеобразные привычки питания животного, было бы неадаптивным. Лейнванд задумалась, что именно в физиологии змеи позволило ее сердцу развиваться подобно сердцу спортсмена, а не лежебоки.

Исследователи определили, что триггерным веществом для резкого увеличения размера сердца был жир в крови – точнее, три жирные кислоты, которые естественным образом содержатся в пище. Это миристиновая кислота, пальмитиновая кислота и пальмитолевая кислота. Люди принимают их в качестве пищевых добавок, например в виде рыбьего жира (кардиолог Патрик Макбрайд, вероятно, скорчил бы сейчас рожу).

Лейнванд и ее команда доказали роль жирных кислот, вводя эти три вещества голодающим змеям. В каждом случае их сердца увеличивались в размерах, как будто змеи недавно ели. Те же три вещества действовали и на мышей, чьи сердца в ответ увеличивались в размерах так же, как и сердца мышей, которые тренировались в течение нескольких недель без добавки жирных кислот. И, что примечательно, как у мышей, так и у змей натощак сердца сохраняли нормальные анатомические пропорции, а не демонстрировали увеличение, вызванное болезнью. Вы помните, что при патологическом увеличении сердца рост миокарда не отражается на увеличении объемов предсердий и желудочков. Наконец – и обнадеживающе – не обнаружилось никаких доказательств того, что коктейль из жирных кислот запускает механизмы каких-либо заболеваний.

Хотя первоначальные результаты были поразительными, ясно, что еще предстоит проделать значительный объем работы. На следующем этапе исследований Лейнванд проверит жирную кислоту на более крупных животных моделях сердечных заболеваний. Есть надежда, что каждый из этих шагов приблизит ученых к их реальной цели.

«В конечном счете, – сказала мне Лейнванд, – мы с коллегами надеемся использовать то, что узнали, не в качестве замены упражнений для здоровья сердца, а, например, в тех случаях, когда пациенты, страдающие сердечными заболеваниями, не могут заниматься спортом, и тогда терапевтическая альтернатива может предложить им более здоровое сердце и более долгую жизнь».

И, уже основав биомедицинскую компанию, Лесли Лейнванд надеется, что однажды она превратит продажи змеиного жира в хороший карьерный выбор. Это стало ясно в 2017 году, когда ученая получила премию Американской ассоциации кардиологов за выдающийся вклад в область здоровья сердца.

16
Вырастите свое собственное

Кто-то должен встать и сказать: «Решение – это не очередная таблетка. Решение – это шпинат»174.

Билл Мар

Чтобы изучить совершенно иной подход к регенерации сердца, я посетил Гаральда Отта, исследователя из Гарвардского института изучения стволовых клеток. Отт с коллегами участвуют в амбициозном проекте: выращивать человеческие сердца и, возможно, другие органы из стволовых клеток.

Большая часть из примерно 200 типов клеток, обнаруженных в человеческом теле, размножаясь, в результате создают идентичную клетку. Мышечные клетки производят больше мышечных клеток, жировые клетки (адипоциты) производят больше жировых клеток и так далее. Однако стволовые клетки иные: если создать им подходящие условия, они могут производить различные типы клеток. Все же у большинства стволовых клеток есть ограничения. Например, стволовые клетки крови могут производить только другие клетки крови. Но эмбриональные стволовые клетки особенные, потому что их можно стимулировать к производству клеток любого типа (поэтому их называют «плюрипотентные»[133]). Их можно добывать из нескольких мест – например из пуповины или из эмбрионов, хотя последний вариант достаточно спорный. Однако благодаря плюрипотентности они невероятно ценны для исследователей, занимающихся терапией стволовыми клетками, которая направлена на лечение больных или плохо функционирующих органов не путем трансплантации, а путем выращивания их из стволовых клеток.

– Так почему же необходимо создавать человеческие сердца? – спросил я Отта, который находится на переднем крае уникальной области исследований стволовых клеток.

Он объяснил, что медицина стала действительно хороша в решении острых проблем, например травматических повреждений или таких заболеваний, как пневмония. В результате все больше людей выздоравливают после этих острых событий и многие из них доживают до глубокой старости – возраста, когда органы начинают разрушаться.

– Некоторые ткани, например печень или кости, имеют встроенные системы регенерации, – сказал мне Отт. – Но многие органы [скажем, сердце] не обладают способностью к самовосстановлению.

Поначалу это не составляет большой проблемы, так как некоторые из этих органов, к примеру легкие, имеют запас дополнительных клеток. Но этот резерв способен иссякнуть.

– Предельная недостаточность функции органов – это глобальная эпидемия, затрагивающая миллионы людей, – сказал Отт. – То есть, вместо того чтобы погибать в автомобильных авариях, от пневмонии или других проблем, миллионы людей становятся все старше и старше и накапливают обширные повреждения, которые приводят к ухудшению функций.

В результате в последнее время в медицинском исследовательском сообществе произошел серьезный сдвиг в направлениях. Если на протяжении большей части XX века целью было восстановление поврежденных тканей и органов, то сейчас значительные усилия сосредоточены на построении таких органов, как сердце, почки и поджелудочная железа, чтобы заменить оригинальное, но вышедшее из строя оборудование пациентов.

Впервые Отт оказался привлечен к исследованиям стволовых клеток благодаря работе кардиолога Дорис Тейлор в Университете Миннесоты в середине – конце 2000-х годов. Первоначально ее исследования были сосредоточены на восстановлении функции сердца путем пересадки стволовых клеток в сердца подопытных кроликов, перенесших острый инфаркт миокарда. Во время работы Отта в лаборатории Тейлор они выявили, что простое введение клеток в поврежденное сердце недостаточно эффективно и что им нужно будет регенерировать трехмерные структуры, а не просто чинить их. С тех пор Тейлор продолжала свою работу, в конечном итоге став руководителем направления регенеративной медицины в Техасском институте исследования сердца. Тем временем Отт получил место в отделении кардиоторакальной хирургии в Массачусетской больнице общего профиля и должность преподавателя хирургии в Гарвардской медицинской школе.

Отт объяснил, что его нынешние эксперименты основаны на исследованиях в области тканевой инженерии, проведенных в 1990-х годах. В этих исследованиях ученые показали, что можно создать функциональную трехмерную ткань, выстраивая клетки на «лесах» из внеклеточного матрикса, состоящего в основном из коллагена[134]. Внеклеточный матрикс ткани секретируется ее клетками и придает тканям, например костной и хрящевой, их форму и отличительные физические характеристики. Характеристики матрицы, состоящей из коллагена, отличаются тем, что она может растягиваться без разрыва (то есть обладает прочностью на растяжение), не вызывает иммунного ответа (то есть обладает низкой антигенностью) и охотно позволяет другим клеткам (например, миоцитам) расти на себе.

«По образованию я не инженер, – сказал мне Отт. – Поэтому, когда я начал работать над этой темой, вместо того чтобы создавать каркас с нуля, я воспользовался трупными органами».

Отт и его коллеги подвергли трупные сердца процессу, называемому децеллюляризацией, в ходе которого используют специальные детергенты, чтобы растворить все клетки. То, что у них осталось, было гибкой структурой в форме сердца, состоящей исключительно из внеклеточного матрикса на основе коллагена.

Я изучил один из его ранних образцов децеллюляризированного сердца, полученный от свиньи. Он был непрозрачным и абсолютно белым, состоящим из цельных компонентов: коллагена, эластина и фибронектина (молекулы клеточной адгезии, которая связывает клетки с упомянутыми веществами – что-то вроде клея). В целом, однако, оно выглядело как свиное сердце. Меня поразило, что сложная структура передо мной была создана клетками, которых больше не существовало. То, что они оставили после себя, было сердцем с точно сохраненной архитектурой, идеальным каркасом, на котором Отт и его коллеги могли выстроить новое сердце.

Поскольку все клетки удалены и после них остались только структурные белки, каркас не спровоцирует такой же иммунный ответ, как пересаженное сердце. Когда организм распознает клетки как аллогенные – то есть не принадлежащие ему и, следовательно, иммунологически несовместимые, – иммунная система атакует их. Это основная причина отказа от аллотрансплантатов – тех, которые поступают от несовместимых доноров. Однако на основе того, что по сути было пустым шаблоном, исследовательская группа теоретически могла создать совместимый орган, не опасаясь отторжения.

Однако оставался ключевой вопрос: как повторно заселить этот каркас в форме сердца новыми клетками, которые не будут подвержены атаке? Отт объяснил, что его исследования получили огромный толчок благодаря открытию Джона Гёрдона и Синъи Яманаки, лауреатов Нобелевской премии 2012 года, – зрелые клетки можно генетически перепрограммировать в стволовые клетки. Ученые проделали это, введя в зрелые клетки четыре гена, ответственные за поддержание стволовых клеток в незрелом состоянии. Еще лучшей новостью стало то, что полученные клетки оказались не просто стволовыми клетками, а клетками плюрипотентной разновидности. Вы помните, что в зависимости от того, как простимулировать такие стволовые клетки, они способны дифференцироваться в любой из примерно 200 типов клеток, существующих в человеческом организме. Что до того, откуда брать эти зрелые клетки перед обработкой, то чем проще доступ, тем лучше, так что исследователи были в восторге, обнаружив, что фибробласты подходят по всем параметрам.

Фибробласты сосуществуют в миокарде совместно с клетками сердечной мышцы, а кроме того, это самый распространенный тип клеток человеческого тела, их можно обнаружить в соединительной ткани, в частности в дермальном слое кожи. Как уже упоминалось во время обсуждения дарио-рерио, среди прочего эти клетки отвечают за производство структурных белков, например коллагеновых и эластиновых волокон, а также внеклеточного матрикса, материала, не имеющего клеточной структуры, но окружающего клетки. Отт объяснил, что за счет легкости доступа к фибробластам в коже получить их гораздо менее проблематично, чем при биопсии сердца.

Как только фибробласты успешно превращаются в стволовые клетки, а затем в клетки сердечной мышцы, их можно снова высеять на каркасы. Но пока это остается камнем преткновения для Отта. Его команда смогла вырастить небольшие участки сердца и заставить эти клетки сокращаться при стимуляции. Но ученые еще не смогли создать полностью работающее человеческое сердце.

Другие лаборатории, занятые этой проблемой, не пытаются построить новые сердца, но изучают использование аналогичным образом перепрограммированных участков сократительных клеток. Исследователи из Великобритании и Германии под руководством Сиан Хардинг, профессора Имперского колледжа Лондона, смогли вырастить заплатки, состоящие из человеческих миоцитов, которые затем пришили к сердцам живых кроликов, где они стали полностью функциональной тканью сердечной мышцы175. В связи с тем, что вскоре начнутся испытания на людях, есть надежда, что этот метод позволит кардиологам заменить неспособную к сокращению рубцовую ткань, которая образуется после инфаркта миокарда.

Но заплатки из клеток миокарда не создают сердца, и одна из главных проблем, с которой сталкиваются Отт и его коллеги, заключается в том, чтобы заставить перепрограммированные клетки формировать трехмерные структуры, в том числе коронарные кровеносные сосуды, которые потребуются для питания вновь созданных сердец. Эти структуры должны создавать сами клетки, будучи не просто строительными блоками, но и участниками производственного процесса. Невыносимо сознавать, что программы подобного поведения уже есть внутри клетки, закодированные в генетическом портфеле, но по-прежнему недоступны ученым, которые все еще ищут способы запустить это поведение.

Пока Отт с коллегами не смогут «щелкнуть тумблером», они будут импровизировать. Не имея возможности создать кровеносные сосуды с нуля, они решили начать с того же места, с которого они начинают, работая с сердечной тканью: с лесов – в данном случае с участка децеллюляризованного кровеносного сосуда. Как и все остальное сердце, коронарные кровеносные сосуды, которые его снабжают, после того как их клеточные компоненты растворяются, оставляют каркас из соединительной ткани.

– Мы говорим клетке: «Вы – незрелая клетка кровеносного сосуда, и, кстати, вот вам труба. Не могли бы вы просто проложить ее для меня». И клетки это делают, – рассказал мне Отт. – Вот что действительно уникально в наших строительных лесах – в этих децеллюляризованных органах у нас на самом деле есть неповрежденные трубопроводы.

Создание трехмерных структур для замены неисправных человеческих аналогов остается серьезной проблемой. Но использование ранее существовавшего каркаса, в данном случае каркаса соединительной ткани из ранее функционировавшего кровеносного сосуда, не единственное направление исследований, разрабатываемое для ее решения.


Гленн Годетт, биомедицинский инженер из Вустерского политехнического института, также работает над терапевтической регенерацией сердца, но решил использовать совершенно другой тип структуры после того, как один из его аспирантов вернулся с обеда с чем-то удивительным, что он обнаружил в кафетерии.

Я встретился с Годеттом в его лаборатории, чтобы обсудить, что произошло дальше.

Он начал с объяснения того, что любой, кто работает над восстановлением поврежденного сердца, да и любого поврежденного органа, если уж на то пошло, сознает значимость кровеносных сосудов – диаметр многих из которых варьируется в пределах микроскопических размеров.

– Когда сердечная мышца не получает достаточно кровотока, она погибает, – сказал мне Годетт.

Это, как ранее указывал и Отт, вызывало особую озабоченность при изучении регенерации сердца и оказалось камнем преткновения в собственных исследованиях Годетта. Хотя его команде удалось заставить сердечные клетки расти на каркасах кровеносных сосудов вокруг децеллюляризованного сердца, они не смогли полностью воспроизвести его структурную и функциональную сложность.

– И вот почему мы придумали это, – сказал Годетт, предлагая мне рассмотреть что-то маленькое и зеленое.

Я осторожно держал предмет, восхищаясь его прожилками и тем, как он удивительно похож на лист шпината, который ученый, возможно, купил в продуктовом магазине. Годетт заверил меня, что это именно он и что именно так оно и было.

– Эти прожилки переносят воду, – сказал он. – Наши вены переносят кровь. С инженерной точки зрения и те и другие переносят жидкости. Поэтому Джош Гершлак, тогда мой аспирант, сказал: «Если мы избавимся от всего шпината, останутся ли у нас эти сосуды?» И вот тут-то и начался весь эксперимент.

Как и Отт с донорскими сердцами, Годетт и Гершлак (ныне постдок) выдерживают листья шпината в химической ванне, которая лишает их клеток, но сохраняет внеклеточный каркас. Аналогичным образом это позволяет сосудам сохранять свою первоначальную структуру и предотвращает отторжение этой структуры иммунной системой конечного реципиента.

Годетт устроил мне экскурсию по своей лаборатории, во время которой я увидел, как готовятся образцы. Используемые листья шпината подвешены по отдельности в небольших бутылочках примерно на 1,2 метра ниже емкости со специальным детергентом, подающимся самотеком. Стекая вниз, капли детергента движутся в тонких резиновых трубках, каждая из которых оканчивается иглой для подкожных инъекций большого диаметра, вставленной в кончик черенка листа.

Такая гравитационнная капельная система обеспечивает постоянный ток детергента к листу. Когда детергент встречается с клетками растения, он открывает в них мельчайшие отверстия, позволяя вытекать содержимому, так что, когда жидкость выходит из кончика листа, она уносит с собой содержимое клеток. После пятидневного периода перфузии остается бесцветная, структурно совершенная модель листа, хотя и без растительных клеток. Модель состоит из прочного структурного полисахарида, который называется целлюлозой.

Если эта субстанция о чем-то вам напоминает, то, вероятно, потому, что клеточные стенки растений состоят из целлюлозы, также известной как пищевое волокно, которое проходит непереваренным через наш кишечник, прочищая его, словно сантехник трубу. На самом деле ни одно позвоночное животное не может самостоятельно переваривать целлюлозу, хотя некоторые прибегают к помощи эндосимбиотических[135] бактерий. В органах пищеварительной системы, таких как слепая кишка лошади или рубец коровы, живет огромное количество этих микроорганизмов. Симбиотический аспект связан с тем, что бактерии получают хорошее, теплое место для жизни, в то время как их четвероногие косимбионты получают пользу от целлюлазы – фермента, расщепляющего целлюлозу.

Высвобождаясь в пищеварительный тракт, фермент вступает в контакт с богатой клетчаткой пищей травоядного, расщепляя полисахарид на легкоусвояемые соединения, простые сахара. Эта адаптация позволяет пищеварительной системе травоядного извлекать питательные вещества и энергию из таких прежде неусвояемых веществ, как трава. Среди беспозвоночных, даже тех, кто печально известен своим мастерством измельчения растений и древесины, многие также не могут переваривать целлюлозу без посторонней помощи. Некоторые группы термитов, например, нуждаются в эндосимбиотических бактериях, чтобы переваривать древесину, и детеныши термитов умрут от голода, если не получат свою собственную колонию кишечных микробов, размахивающих жгутиками.

Термиты получают их, потребляя немного фекалий родителя или партнера по гнезду. Другие виды термитов освободились от жгутиков, развив способность производить свою собственную целлюлазу без необходимости принимать в кишечнике около 50 миллиардов микробных гостей176.

Однако для целей Гленна Годетта важно то, что целлюлоза не только структурно добротна, но и близка к биологической инертности, поскольку человеческий организм практически не проявляет иммунной реакции на это вещество. Таким образом, это почти идеальный биосовместимый материал, и он уже одобрен для использования в некоторых медицинских устройствах. К ним относятся листы, состоящие из целлюлозных фибрилл, созданных бактериями, которые наносят на раны, а также имплантируемые капсулы для доставки лекарств.

Целлюлоза стала компонентом не в одной попытке создать с нуля структуры, подобные сердцу. Исследователи из Тель-Авива вместо шпината используют 3D-биопечать. Однако ранее их усилия были направлены на то, чтобы применять в качестве «чернил» для 3D-принтера биопсийный материал. В апреле 2019 года Тал Двир и его команда с большой помпой и освещением в средствах массовой информации объявили, что они действительно напечатали маленькое сердце (размером с сердце кролика). Эти ученые сталкиваются с многочисленными препятствиями. Среди них тот факт, что, хотя клетки напечатанной структуры могут сокращаться, само сердце еще не способно перекачивать кровь. Кроме того, команде Двира нужно будет решить вопрос о том, как напечатать крошечные кровеносные сосуды сердца177.

Еще предстоит провести много исследований и преодолеть множество препятствий. Но перспективы целлюлозы захватывают. Лаборатория Годетта смогла заставить клетки человеческого сердца расти на каркасах из шпината, и сейчас проводятся эксперименты по растворению целлюлозы после того, как она выполнила свою задачу. Есть надежда, что однажды сформированные на основе целлюлозы сосуды получится простимулировать, чтобы они стали заменяющими кровеносными сосудами, состоящими исключительно из человеческих клеток.

И хотя невозможно предсказать, какая часть этих исследований когда-либо найдет практическое применение, захватывающе интересно, что ученые вроде Годетта ищут в растительном царстве новый и чрезвычайно инновационный способ принести пользу людям.

Учитывая сложность регенерации сердца или других органов, таких как почки и легкие, я задавался вопросом, зачем понадобилось что-то столь радикальное. Почему бы вместо этого не поискать лучшие методы восстановления или не сосредоточиться на профилактике заболеваний?

Ответы связаны с тем, что в США ежегодно проводится около 40 тысяч трансплантаций органов (примерно 10 % из них – пересадка сердца), и по состоянию на сентябрь 2020 года в национальном списке ожидания США было около 109 тысяч кандидатов178. Этим пациентам уже поздно проводить профилактику заболеваний, и во многих случаях их органы настолько повреждены, что восстановление не может быть сколь-либо долгосрочным решением. Подсчитано, что каждый день около 20 человек умирают во время ожидания.

Гаральд Отт объясняет это так: «Если радиатор в вашей машине сломан, его не чинят, а просто меняют на другой».

Поэтому конечная цель регенеративной медицины состоит в том, чтобы придумать замену для сердец (а также почек, печени, легких и кишечника) и в будущем не зависеть от часто смертельно длинного списка ожидания или перспективы того, что реципиенты трансплантата проведут остаток своей жизни на иммунодепрессантах. Другие исследователи продолжают искать эти замены в животном мире – например генетически модифицируя свиней, чтобы обеспечить пациентов органами, сходными с человеческими, без угрозы отторжения тканей.

Я попросил Отта поразмышлять о том, куда, по его мнению, движется терапия регенерации органов:

– Скажем, миновало двадцать лет, и все эти исследования действительно прошли очень хорошо. У кого-то повреждено сердце. Что дальше?

– Человек приходит в клинику, вы берете образец кожи и выращиваете ему сердце, – сказал Отт. – Как только пациент достигает точки, когда его сердце перестает работать достаточно хорошо, вы просто меняете его.

– И другие органы тоже?

– И другие органы тоже, – повторил он. – Именно на это я и надеюсь.

Благодарности

Я хотел бы поблагодарить моего агента, Джиллиан Маккензи, за ее упорную работу, отличные советы, настойчивость и терпение. Спасибо также Кирстен Вульф и Рене Джарвис из литературного агентства MacKenzie Wolf за их помощь, особенно во время черных полос жизни.

Я выражаю искреннюю благодарность Эми Гаш, моему невероятно талантливому редактору в Algonquin Books, а также Эбби Мюллер и Элизабет Джонсон за их значительный и выдающийся редакторский вклад. Спасибо также всем производственным и маркетинговым командам в Algonquin. Работать с вами – абсолютное удовольствие!

Мне очень повезло, что я взял интервью или получил помощь от множества экспертов, которые были очень щедры, уделяя мне время. Выражаю огромную благодарность Кену Энджелчику, Марии Браун, Марку Энгстрому, Крису Шабо, Джону Костанцо, Патрисии Дорн, Миранде Данбар, Гленну Годетту, Джошу Гершлаку, Дэну Гибсону, Хирофуми Хиракава, Лесли Лейнванд, Бертону Лиму, Патрику Макбрайду, Жаклин Миллер, Кристин О’Брайан, Гаральду Отту, Диэнн Ридер, Марку Сиддалу, Джону Танакреди и Уину Уотсону.

Я в огромном долгу перед моими друзьями и коллегами из сообщества исследователей летучих мышей и Американского музея естественной истории. Среди них Рики Адамс, Фрэнк Бонаккорсо, Бетси Дюмон, Нил Дункан, Джули Фор-Лакруа, Мэри Найт, Гэри Квецински, Росс Макфи, Лиам Макгуайр, Шахрух Мистри, Марк Норелл, Майк Новачек, Мария Сагот, Нэнси Симмонс (приятно быть знакомым с королевой), Иэн Таттерсолл, Элизабет Тейлор и Роб Восс.

Мне повезло, что у меня оказалось несколько невероятных наставников, ни один из которых не стал важнее, чем Джон У. Хермансон (программа Корнеллского университета по зоологии и охране дикой природы). Помимо всего прочего, Джон научил меня мыслить как ученый, а также тому, насколько важно самому во всем разбираться.

Особая благодарность моему большому другу, сотруднику, доверенному лицу и соучастнику Лесли Несбитту Ситтлоу.

Как обычно, мои дорогие друзья Даррин Лунд и Патрисия Дж. Уинн очень помогли мне развить этот проект из смутной идеи в готовую книгу. Миллион благодарностей Патрисии за все удивительные иллюстрации, которые она нарисовала (не говоря о безупречных советах). Как всегда, с нетерпением жду нашего следующего совместного проекта.

Особая благодарность моим учителям, читателям и болельщикам на Конференции писателей Саутгемптонского колледжа, особенно Бобу Ривзу, Бхарати Мукерджи (ныне покойному) и Кларку Блейзу.

В Саутгемптонском колледже (RIP) и Университете Лонг-Айленда (кампус LIU Post) выражаю благодарность и признательность Грегу Арнольду, Маргарет Бурштейн, Нейту Боудичу, Теду Бруммелу, Ким Клайн, Джине Фамуларе, Арту Голдбергу, Алану Хехту, Кенту Хэтчу, Мэри Лай (ныне покойной), Карин Мелконян, Кэти Мендола, Глинис Перейре, Говарду Райсману, Бет Рондо, Джен Снексер и Стиву Теттельбаху. Спасибо также моим помощникам по преподаванию в LIU Post, особенно Бушре Азхар, Элси Жасмин, Келли Хоулонии, Нельсону Ликальси и Юрайе Миранде.

Искренняя благодарность моему лучшему другу Бобу Адамо (ныне покойному) и семье Адамо, Жанне Басс, Джону Боднару, Крису Чапину, Китти Чард, Кристи Эшли Коллом, Элис Купер, Азе Дерман, Сюзанне Финнамор Лакенбах (которая предсказала все это), Джону Глусману, Томми Кину (ныне покойному), Кэти и Брайану Кеннеди, Кристиану Леннону и Эрин Никосиа-Леннон, Бобу Лорцингу, легендарному и замечательному литературному агенту Элейн Марксон (ныне покойной), Масео Митчеллу, Кэрри Маккенне, Вэлу Монтойя, семье Педерсен и различным ее ветвям, Эшли, Келли и Кайлу Пеллегрино, Дону Петерсону, пирату Майку Уитни из Iggy’s Keltic Lounge, Джерри Руотоло (моему большому другу и любимому фотографу), Лоре Шлекер, Эдвину Дж. Спикеа (мой наставник в Государственном университете Нью-Йорка в Geneseo), Кэрол Стейнберг (которая прошла через это, когда запахло жареным), Линн Свишер, Фрэнку Трецце, Кэтрин Турман (Nights with Alice Cooper) и Минди Вайсбергер.

Наконец, выражаю моей семье свою вечную благодарность и любовь за терпение, любовь, вдохновение и неизменную поддержку, особенно моей замечательной жене Джанет Шутт и моему сыну Билли Шутту, моим двоюродным братьям, племянницам и племянникам, моим бабушке и дедушке (Анджело и Милли ДиДонато), моим тетям и дядям (включая мою тетю Эй и всех моих тетушек Роуз) и конечно же моим родителям, Биллу и Мари Г. Шутт.

Такие существа, как ледяная рыба и зарывающиеся в снег уссурийские трубконосы, были так же очаровательны для меня в детстве, как и сегодня. Однако в 1960-х годах мое знакомство с подобными вещами произошло в основном благодаря таким шоу, как «Подводный мир Жака Кусто» и «Дикое королевство Омахи» («Джим, у этих ледяных рыб большие сердца, которые помогают обеспечить их выживание в сложных условиях. И вы можете застраховать выживание своей семьи с помощью страховки от Mutual of Omaha»).

Но даже если эта информация не была столь захватывающей для других (например, для моих родителей и разных озадаченных родственников), я уверен, что, наблюдая за моей детской реакцией на известие о существовании гигантских кальмаров, они почувствовали возбуждение, которое могло бы заставить взрослого человека забраться в гниющую тушу синего кита, заняться дайвингом в Арктике, чтобы понаблюдать за ледяной рыбой, или, в моем случае, провести 20 лет, преследуя и изучая летучих мышей-вампиров.

Мои родители и все это поколение веселых, любящих членов семьи – многие из них были первым поколением итальянских эмигрантов – теперь все покинули нас. К счастью, у меня осталось настоящее утешение: независимо от того, насколько странным могло показаться этим людям мое поведение – всегда заглядывать под камни и собирать существ всех видов, – они знали.

Они определенно знали.

Список используемых источников

1 Ожегов С.И., Шведова Н.Ю. Толковый словарь русского языка. Российская академия наук. Институт русского языка им. В.В. Виноградова. 4-е изд., доп. М.: Азбуковник, 1997.

2 T.A. Branch et al., Historical Catch Series for Antarctic and Pygmy Blue Whales, Report (SC/60/SH9) to the International Whaling Commission (2008).

3 J.R. Miller et al., “The Challenges of Plastinating a Blue Whale (Balaenoptera musculus) Heart,” Journal of Plastination 29, no. 2 (2017): 22–29.

4 Knut Schmidt-Nielsen, Animal Physiology (Cambridge: Cambridge University Press, 1983), 207.

5 Knut Schmidt-Nielsen, Scaling: Why Is Animal Size So Important? (Cambridge: Cambridge University Press, 1984), 139.

6 J.A. Goldbogen et al., “Extreme Bradycardia and Tachycardia in the World’s Largest Animal,” Proceedings of the National Academy of Sciences 116, no. 50 (December 2019): 25329–32.

7 R. Monahan-Earley, A.M. Dvorak, and W.C. Aird. “Evolutionary Origins of the Blood Vascular System and Endothelium,” Journal of Thrombosis and Haemostasis (June 2013): 46–66.

8 Xiaoya Ma et al., “An Exceptionally Preserved Arthropod Cardiovascular System from the Early Cambrian,” Nature Communications 5, no. 3560 (2014).

9 Gary Kreamer and Stewart Michels, “History of Horseshoe Crab Harvest on Delaware Bay,” in Biology and Conservation of Horseshoe Crabs, eds. John T. Tanacredi, Mark L. Botton, and David Smith (New York: Springer, 2009), 299–302.

10 Kreamer and Michels, “Horseshoe Crab,” 307–309.

11 Mark L. Botton et al., “Emerging Issues in Horseshoe Crab Conservation: A Perspective from the IUCN Species Specialist Group,” in Changing Global Perspectives on Horseshoe Crab Biology, Conservation and Management, eds. Ruth Herrold Carmichael et al. (New York: Springer, 2015), 377–378.

12 Thomas Zimmer, “Effects of Tetrodotoxin on the Mammalian Cardiovascular System,” Marine Drugs 8, no. 3 (2010): 741–762.

13 “Researchers Discover How Blood Vessels Protect the Brain during Infl ammation,” Medical Xpress. February 21, 2019, https://medicalxpress.com/news/2019–02-blood-vessels-brain-inflammation.html.

14 Stephen S. Dominy et al., “Porphyromonas gingivalis in Alzheimer’s Disease Brains: Evidence for Disease Causation and Treatment with Small-Molecule Inhibitors,” Science Advances 5, no. 1 (January 23, 2019), https://advances.sciencemag.org/content/5/1/eaau3333.

15 Dominy et al. “Porphyromonas gingivalis.”

16 Terence Hines, “Zombies and Tetrodotoxin,” Skeptical Inquirer 32, no. 3 (May/June 2008).

17 D.M. Bramble and D.R. Carrier, “Running and Breathing in Mammals,” Science 219, no. 4582 (January 21, 1983): 251–256.

18 F.B. Bang, “A Bacterial Disease of Limulus polyphemus,” Bulletin of the Johns Hopkins Hospital 98, no. 5 (May 1956): 325–351.

19 S.P. Kapur and A. Sen Gupta. “The Role of Amoebocytes in the Regeneration of Shell in the Land Pulmonate, Euplecta indica (Pfi effer),” Biological Bulletin 139, no. 3 (1970): 502–509.

20 Jack Levin, Peter A. Tomasulo, and Ronald. S. Oser, “Detection of Endotoxin in Human Blood and Demonstration of an Inhibitor,” Journal of Laboratory and Clinical Medicine 75, no. 6 (June 1, 1970): 903.

21 “Horseshoe Crab,” Atlantic States Marine Fisheries Commission. http://www.asmfc.org/species/horseshoe-crab.

22 Michael J. Millard et al., “Assessment and Management of North American Horseshoe Crab Populations, with Emphasis on a Multispecies Framework for Delaware Bay, U.S.A. Populations,” in Changing Global Perspectives on Horseshoe Crab Biology, Conservation and Management, eds. Ruth Herrold Carmichael et al. (New York: Springer, 2015), 416.

23 “Horseshoe Crab,” ASMFC.

24 A.D. Jose and D. Collison. “The Normal Range and Determinants of the Intrinsic Heart Rate in Man,” Cardiovascular Research 4, no. 2 (April 1970): 160–167.

25 Sarah Zhang, “The Last Days of the Blue-Blood Harvest,” Atlantic, May 9, 2018, https://www.theatlantic.com/science/archive/2018/05/blood-in-the-water/559229/.

26 Silke Hagner-Holler et al., “A Respiratory Hemocyanin from an Insect,” Proceedings of the National Academy of Sciences 101, no. 3 (January 20, 2004): 871–874.

27 Hagner-Holler et al., “Respiratory Hemocyanin.”

28 Günther Pass et al., “Phylogenetic Relationships of the Orders of Hexapoda: Contributions from the Circulatory Organs for a Morphological Data Matrix,” Arthropod Systematics and Phylogeny 64, no. 2 (2006): 165–203.

29 Reinhold Hustert et al., “A New Kind of Auxiliary Heart in Insects: Functional Morphology and Neuronal Control of the Accessory Pulsatile Organs of the Cricket Ovipositor,” Frontiers in Zoology 11, no. 43 (2014).

30 SPRINT MIND Investigators for the SPRINT Research Group, “Effect of Intensive vs Standard Blood Pressure Control on Probable Dementia: A Randomized Clinical Trial,” Journal of the American Medical Association 321, no. 6 (2019):553–561.

31 Karin K. Petersen et al., “Protection against High Intravascular Pressure in Giraffe Legs,” American Journal of Physiology: Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 305, no. 9 (November 1, 2013) R1021–30.

32 “Sea Squirt Pacemaker Gives New Insight into Evolution of the Human Heart,” Healthcare-in-Europe.com, https://healthcare-in-europe.com/en/news/sea-squirt-pacemaker-gives-new-insight-into-evolution-of-the-human-heart.html.

33 Salynn Boyles, “Heart Attacks in the Morning Are More Severe,” WebMD, April 27, 1001, https://www.webmd.com/heart-disease/news/20110427/heart-attacks-in-the-morning-are-more-severe#1.

34 “Cholesterol Levels Vary by Season, Get Worse in Colder Months,” American College of Cardiology, March 27, 2014, https://www.acc.org/about-acc/press-releases/2014/03/27/13/50/joshi-seasonal-cholesterol-pr.

35 Srinivasan Damodaran. “Inhibition of Ice Crystal Growth in Ice Cream Mix by Gelatin Hydrolysate,” Journal of Agricultural and Food Chemistry 55, no. 26 (November 29, 2007): 10918–23.

36 David Goodsell, “Molecule of the Month: Antifreeze Proteins,” PBD-101, Protein Data Bank, December 2009, https://pdb101.rcsb.org/motm/120.

37 James M. Wiebler et al., “Urea Hydrolysis by Gut Bacteria in a Hibernating Frog: Evidence for Urea-Nitrogen Recycling in Amphibia,” Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 285, no. 1878 (May 16, 2018).

38 Jon P. Costanzo, Jason T. Irwin, and Richard E. Lee Jr., “Freezing Impairment of Male Reproductive Behaviors of the FreezeTolerant Wood Frog, Rana sylvatica,” Physiological Zoology 70, no. 2 (March – April 1997): 158–166.

39 Hirofumi Hirakawa and Yu Nagasaka, “Evidence for Ussurian Tube-Nosed Bats (Murina ussuriensis) Hibernating in Snow,” Scientifi c Reports 8, no. 12047 (2018).

40 Committee on Recently Extinct Organisms, American Museum for Natural History, http://creo.amnh.org.

41 John F. Nunn, Ancient Egyptian Medicine (London: British Museum Press, 1996), 54.

42 R.K. French, “The Thorax in History 1: From Ancient Times to Aristotle,” Thorax 33 (February 1978): 10–18.

43 French, “Thorax,” 11.

44 Bruno Halioua, Bernard Ziskind, and M.B. DeBevoise, Medicine in the Days of the Pharaohs (Cambridge, MA: Belknap Press, 2005), 100.

45 Aortic Aneurysms: The Silent Killer,” UNC Health Talk, February 20, 2014, https://healthtalk.unchealthcare.org/aneurysms-the-silent-killer/.

46 Nunn, Ancient Egyptian Medicine, 85.

47 Nunn, 55.

48 French, 14.

49 French, 16.

50 H. von Staden, “The Discovery of the Body: Human Dissection and Its Cultural Contexts in Ancient Greece,” Yale Journal of Biology and Medicine 65 (1992): 223–241.

51 von Staden, “Human Dissection,” 224.

52 “Lustration,” Encyclopaedia Britannica, https://www.britannica.com/topic/lustration.

53 von Staden, 225–226.

54 von Staden, 227.

55 Nunn, 11.

56 F.P. Moog and A. Karenberg. “Between Horror and Hope: Gladiator’s Blood as a Cure for Epileptics in Ancient Medicine,” Journal of the History of the Neurosciences 12, no. 2 (2003), 137–143.

57 Pierre de Brantôme, Lives of Fair and Gallant Ladies, trans. A.R. Allinson (Paris: Carrington, 1902).

58 David M. Morens, “Death of a President,” New England Journal of Medicine 341, no. 24 (December 9, 1999): 1845–1849.

59 Amelia Soth, “Why Did the Victorians Harbor Warm Feelings for Leeches?” JSTOR Daily, April 18, 2019, https://daily.jstor.org/why-did-the-victorians-harbor-warm-feelings-for-leeches/

60 Sarvesh Kumar Singh and Kshipra Rajoria, “Medical Leech Therapy in Ayurveda and Biomedicine – A Review,” Journal of Ayurveda and Integrative Medicine (January 29, 2019), https://doi.org/10.1016/j.jaim.2018.09.003

61 John B. West, “Ibn al-Nafi s, the Pulmonary Circulation, and the Islamic Golden Age,” Journal of Applied Physiology 105, no. 6 (2008): 1877–1880.

62 S.I. Haddad and A.A. Khairallah, “A Forgotten Chapter in the History of the Circulation of Blood,” Annals of Surgery 104, no. 1 (July 1936): 5.

63 West, “Ibn al-Nafi s.”

64 West.

65 West.

66 “Michael Servetus,” New World Encyclopedia, http://www.newworldency-clopedia.org/entry/Michael_Servetus.

67 M. Akmal, M. Zulkifl e, and A.H. Ansari. “Ibn Nafi s – a Forgotten Genius in the Discovery of Pulmonary Blood Circulation,” Heart Views 11, no. 1 (March– May 2010): 26–30.

68 Arnold M. Katz, “Knowledge of Circulation Before William Harvey,” Circulation XV (May 1957), https://www.ahajournals.org/doi/pdf/10.1161/01. CIR.15.5.726.

69 C. D. O’Malley, Andreas Vesalius of Brussels, 1514–1564 (Berkeley: University of California Press, 1964).

70 Michael J. North, “The Death of Andreas Vesalius,” Circulating Now: From the Historical Collections of the National Library of Medicine, October 15, 2014, https://circulatingnow.nlm.nih.gov/2014/10/15/the-death-of-andreas-ves-alius/.

71 G. Eknoyan and N.G. DeSanto, “Realdo Colombo (1516–1559): A Reappraisal,” American Journal of Nephrology 17, no. 3–4 (December 31, 1996): 265.

72 M.T. Walton, “The First Blood Transfusion: French or English?” Medical History 18, no. 4 (October 1974): 360–364.

73 S.C. Oré, “Études historiques et physiologiques sur la transfusion du sang,” Paris, 1876; Villari, “La storia di Girolamo Savonarola, Firenze,” 1859, 14; J. C.L. Simonde de Sismondi, “Histoire des républiques italiennes du moyen âge,” Paris, 1840, vol. VII, 289.

74 A. Matthew Gottlieb, “History of the First Blood Transfusion,” Transfusion Medicine Reviews V, no. 3 (July 1991): 228–235.

75 G.A. Lindeboom, “The Story of a Blood Transfusion to a Pope,” Journal of the History of Medicine and Allied Sciences 9, no. 4 (October 1954): 456.

76 Lindeboom, “Blood Transfusion.”

77 Lindeboom, 457.

78 Frank B. Berry and H. Stoddert Parker, “Sir Christopher Wren: Compleat Philosopher,” Journal of the American Medical Association 181, no. 9 (September 1, 1962).

79 Марло К. Сочинения. М.: Государственное издательство художественной литературы, 1961.

80 Kat Eschner, “350 Years Ago, a Doctor Performed the First Human Blood Transfusion. A Sheep Was Involved,” Smithsonian, June 15, 2017, https://www.smithsonianmag.com/smart-news/350-years-ago-doctor-performed-first-human-blood-transfusion-sheep-was-involved-180963631/

81 Cyrus C. Sturgis, “The History of Blood Transfusion,” Bulletin of the Medical Library Association 30, no. 2 (January 1942):107.

82 Berry and Stoddert Parker, “Christopher Wren,” 119.

83 Samuel Pepys, The Diary of Samuel Pepys, November 30, 1667, https://www.pepysdiary.com/diary/1667/11/30/.

84 Samuel Pepys, Diary of Samuel Pepys, November 21, 1667, https://www.pep-ysdiary.com/diary/1667/11/21/.

85 Edmund King, “An Account of the Experiment of Transfusion, Practiced upon a Man in London,” Proceedings of the Royal Society of London (December 9, 1667). https://publicdomainreview.org/collection/arthur-coga-s-blood-transfusion-1667

86 H.A. Oberman, “Early History of Blood Substitutes: Transfusion of Milk,” Transfusion 9, no. 2 (March – April 1969): 74–77.

87 Austin Meldon, “Intravenous Injection of Milk,” British Medical Journal 1 (February 12, 1881): 228.

88 Meldon, “Injection of Milk.”

89 Meldon.

90 Meldon.

91 Rebecca Kreston. “The Origins of Intravenous Fluids,” Discover, May 31, 2016, https://www.discovermagazine.com/health/the-origins-of-intravenous-fluids.

92 “Intravenous Fluids.”

93 Herbert Spencer, The Principles of Biology (London: Williams and Norgate, 1864), vol 1., 444.

94 Charles Darwin, “Second Note [July 1838],” “Darwin on Marriage,” Darwin Correspondence Project, University of Cambridge (July 1838), https://www.darwinproject.ac.uk.

95 James Clark, The Sanative Infl uence of Climate, 4th edition (London: John Murray, 1846), 2–4.

96 Charles Darwin, The Autobiography of Charles Darwin, 1809–1882, ed. Nora Barlow (London: Collins, 1958), 115.

97 Ralph Colp Jr., Darwin’s Illness (Gainesville: University Press of Florida, 2008), 45.

98 Darwin, “To Susan Darwin [19 March 1849],” Darwin Correspondence Project

99 Darwin, “To Henry Bence Jones, 3 January [1866],” Darwin Correspondence Project.

100 Darwin, “From T.H. Huxley, 23 November 1859” and “To T.H. Huxley, 16 December [1859],” Darwin Correspondence Project.

101 A.S. MacNalty, “The Ill Health of Charles Darwin,” Nursing Mirror, ii.

102 Charles Darwin, More Letters of Charles Darwin, vol. 2, eds. Francis Darwin and A.C. Seward, https://www.gutenberg.org/files/2740/2740-h/2740-h.htm.

103 William Murrell, “Nitro-Glycerine as a Remedy for Angina Pectoris,” Lancet 113, no. 2890 (January 18, 1879): 80–81.

104 Nils Ringertz, “Alfred Nobel’s Health and His Interest in Medicine,” Nobel Media AB, December 6, 2020, https://www.nobelprize.org/alfred-nobel/alfred-nobels-health-and-his-interest-in-medicine/.

105 Neha Narang and Jyoti Sharma, “Sublingual Mucosa as a Route for Systemic Drug Delivery,” Supplement, International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences 3, no. S2 (2011): 18–22.

106 Janet Browne, Charles Darwin: The Power of Place (New York: Knopf, 2002), 495.

107 World Malaria Report 2019, World Health Organization, https://apps.who.int/iris/handle/10665/330011.

108 F.S. Machado et al., “Chagas Heart Disease: Report on Recent Developments,” Cardiology in Review 20, no. 2 (March– April 2012): 53–65.

109 “Triatominae,” Le Parisien, http://dictionnaire.sensagent.leparisien.fr/Tri-atominae/en-en/.

110 Julie Clayton, “Chagas Disease 101,” Nature 465, S4–5 (June 2010).

111 Clayton, “Chagas Disease 101”; E.M. Jones et al., “Amplifi cation of a Trypanosoma cruzi DNA Sequence from Infl ammatory Lesions in Human Chagasic Cardiomyopathy,” American Journal of Tropical Medicine and Hygiene 48 (1993): 348–357.

112 Saul Adler, “Darwin’s Illness,” Nature 184 (1959): 1103.

113 Charles Darwin, “Chili – Mendoza March 1835,” Charles Darwin’s Beagle Diary, ed. Richard Darwin Keynes (Cambridge: Cambridge University Press, 2001), 315, extracted from Darwin Online, http://darwin-online.org.uk/.

114 Colp, Darwin’s Illness, 143.

115 Ralph Colp Jr., To Be an Invalid: The Illness of Charles Darwin (Chicago: University of Chicago Press, 1977).

116 Colp.

117 Darwin, Autobiography, 79.

118 Darwin, Beagle Diary, Darwin Online, 315.

119 “Historical Medical Conference Finds Darwin Suffered from Various Gastrointestinal Illnesses,” University of Maryland School of Medicine, May 6, 2011, https://www.prnewswire.com/news-releases/historical-medical-conference-finds-darwin-suffered-from-various-gastrointestinal-illnesses-121366344.html.

120 “A 9,000-Year Record of Chagas’ Disease,” Arthur C. Aufderheide et al., Proceedings of the National Academy of Sciences 101, no. 7 (February 17, 2004) 2034–2039.

121 “Historical Medical Conference.”

122 Jasmine Garsd, “Kissing Bug Disease: Latin America’s Silent Killer Makes U.S. Headlines,” National Public Radio, December 8, 2015, https://www.npr.org/sections/goatsandsoda/2015/12/08/458781450/.

123 Garsd, “Kissing Bug”.

124 Alyssa C. Meyers, Marvin Meinders, and Sarah A. Hamer, “Widespread Trypanosoma cruzi Infection in Government Working Dogs along the Texas-Mexico Border: Discordant Serology, Parasite Genotyping and Associated Vectors,” PLOS Neglected Tropical Diseases 11, no. 8 (August 7, 2017).

125 Ariel Roguin. “Rene Theophile Hyacinthe Laënnec (1781–1826): The Man behind the Stethoscope,” Clinical Medicine & Research 4, no. 3 (September 2006): 230–235.

126 L.J. Moorman, “Tuberculosis and Genius: Ralph Waldo Emerson,” Bulletin of the History of Medicine 18, no. 4 (1945): 361–370.

127 William Shenstone, The Poetical Works of William Shenstone (New York: D. Appleton, 1854), xviii.

128 Emily Mullin, “How Tuberculosis Shaped Victorian Fashion,” Smithsonian, May 10, 2016, https://www.smithsonianmag.com/science-nature/how-tu-berculosis-shaped-victorian-fashion.

129 Alexander Liu et al., “Tuberculous Endocarditis,” International Journal of Cardiology 167, no. 3 (August 10, 2013): 640–645.

130 Roguin, “Laënnec.”

131 Roguin, trans. John Forbes.

132 Kirstie Blair, Victorian Poetry and the Culture of the Heart (Oxford: Oxford University Press, 2006), 23–24.

133 M. Jiwa et al., “Impact of the Presence of Medical Equipment in Images on Viewers’ Perceptions of the Trustworthiness of an Individual On-Screen,” Journal of Medical Internet Research 14, no. 4 (2012), e100.

134 R.S. Litwak, “The Growth of Cardiac Surgery: Historical Notes,” Cardiovascular Clinics 3 (1971): 5–50.

135 H.W. Heiss, “Werner Forssmann: A German Problem with the Nobel Prize,” Clinical Cardiology 15 (1992): 547–549.

136 Heiss, “Werner Forssmann.”

137 “Shoe-Fitting Fluoroscope (ca. 1930–1940),” Oak Ridge Associated Universities, 1999, https://www.orau.org/ptp/collection/shoefittingfluor/shoe.htm.

138 Werner Forssmann, Experiments on Myself: Memoirs of a Surgeon in Germany, trans. H. Davies (New York; St. Martin’s Press, 1974): 84.

139 Ahmadreza Afshar, David P. Steensma, and Robert A. Kyle, “Werner Forssmann: A Pioneer of Interventional Cardiology and Auto-Experimentation,” Mayo Clinic Proceedings 93, no. 9 (September 1, 2018): E97–98.

140 K. Agrawal, “The First Catheterization,” Hospitalist 2006, no. 12 (December 2006).

141 Forssmann, Experiments on Myself, xi.

142 Lisa-Marie Packy, Matthis Krischel, and Dominik Gross, “Werner Forssmann – A Nobel Prize Winner and His Political Attitude Before and After 1945,” Urologia Internationalis 96, no. 4 (2016): 379–385.

143 Afshar, Steensma, and Kyle, “Werner Forssmann.”

144 Packy, Krischel, and Gross, “Werner Forssmann,” 383.

145 Jessica Yi Han Aw, Vasoontara Sbirakos Yiengprugsawan, and Cathy Honge Gong, “Utilization of Traditional Chinese Medicine Practitioners in Later Life in Mainland China,” Geriatrics (Basel) 4, no. 3 (September 2019): 49.

146 Gert-Jan Lokhorst, “Descartes and the Pineal Gland,” Stanford Encyclopedia of Philosophy, 2013, https://plato.stanford.edu/entries/pineal-gland/.

147 Lokhorst, “Pineal Gland.”

148 Fay Bound Alberti, Matters of the Heart: History, Medicine and Emotion (Oxford: Oxford University Press, 2010), 2.

149 John C. Hellson, “Ethnobotany of the Blackfoot Indians, Ottawa,” National Museums of Canada, Mercury Series, 60, Native American Ethnobotany DB, http://naeb.brit.org/uses/31593/.

150 Jennifer Worden, “Circulatory Problems,” Homeopathy UK, https://homeop-athy-uk.org/homeopathy/how-homeopathy-helps/conditions/circulatory-problems.

151 Takeo Sato et al., “Takotsubo (Ampulla-Shaped) Cardiomyopathy Associated with Microscopic Polyangiitis,” Internal Medicine 44, no. 3 (2005): 251–255.

152 Alexander R. Lyon et al., “Current State of Knowledge on Takotsubo Syndrome: A Position Statement from the Taskforce on Takotsubo Syndrome of the Heart Failure Association of the European Society of Cardiology,” European Journal of Heart Failure 18, no. 1 (January 2016): 8–27.

153 R.P. Sloan, E. Bagiella, and T. Powell, “Religion, Spirituality, and Medicine,” Lancet 353, no. 9153 (February 20, 1999).

154 “What Is Mindfulness?” Greater Good Magazine, https://greatergood.berke-ley.edu/topic/mindfulness/definition.

155 Quinn R. Pack et al., “Participation in Cardiac Rehabilitation and Survival After Coronary Artery Bypass Graft Surgery: A Community-Based Study,” Circulation 128, no. 6 (August 6, 2013): 590–597.

156 Shannon M. Dunlay et al., “Participation in Cardiac Rehabilitation, Readmissions, and Death after Acute Myocardial Infarction,” American Journal of Medicine 127, no 6 (June 2014): 538–546.

157 Shannon M. Dunlay et al., “Barriers to Participation in Cardiac Rehabilitation,” American Heart Journal 158, no. 5 (November 2009): 852–859.

158 “Keeping Proportions in Proportion,” November 2007, Harvard Health Publishing, Harvard Medical School, https://www.health.harvard.edu/newslet-ter_article/Keeping_portions_in_proportion.

159 Hannah Ritchie and Max Roser, “Meat and Dairy Production,” November 2019, Our World in Data, https://ourworldindata.org/meat-production.

160 A. Strom and R.A. Jensen, “Mortality from Circulatory Diseases in Norway 1940–1945,” Lancet 1, no. 6647 (January 20, 1951): 126–129.

161 Jason A. Cook et al, “The Total Artifi cial Heart,” Journal of Thoracic Disease 7, no. 12 (December 2015): 2172–2180.

162 Ibadete Bytyçi and Gani Bajraktari, “Mortality in Heart Failure Patients,” Anatolian Journal of Cardiology 15, no. 1 (January 2015): 63–68.

163 “Why Use the Zebrafi sh in Research?” YourGenome, 2014, https://www.yourgenome.org/facts/why-use-the-zebrafish-in-research.

164 David I. Bassett and Peter D. Curry, “The Zebrafi sh as a Model for Muscular Dystrophy and Congenital Myopathy,” Supplement, Human Molecular Genetics 12, no. S2 (October 15, 2003): R265–70.

165 Federico Tessadori et al., “Effective CRISPR/Cas9-Based Nucleotide Editing in Zebrafi sh to Model Human Genetic Cardiovascular Disorders,” Disease Models & Mechanisms 11 (2018), https://dmm.biologists.org/content/11/10/dmm035469#abstract-1.

166 Kenneth D. Poss, Lindsay G. Wilson, and Mark T. Keating, “Heart Regeneration in Zebrafi sh,” Science 298, no. 5601 (December 13, 2002): 2188–2190.

167 Angel Raya et al., “Activation of Notch Signaling Pathway Precedes Heart Regeneration in Zebrafi sh, Supplement,” Proceedings of the National Academy of Sciences 100, no. S1 (2003): 11889–95.

168 Fernandez, Bakovic, and Karra, “Zebrafi sh,” 2018.

169 Juan Manuel González-Rosa, Caroline E. Burns, and C. Geoffrey Burns, “Zebrafi sh Heart Regeneration: 15 Years of Discoveries,” Regeneration (Oxford) 4, no. 3 (June 2017): 105–123.

170 Panagiota Giardoglou and Dimitris Beis, “On Zebrafi sh Disease Models and Matters of the Heart,” Biomedicines 7, no. 1 (February 28, 2019): 15.

171 Tanner O. Monroe et al., “YAP Partially Reprograms Chromatin Accessibility to Directly Induce Adult Cardiogenesis In vivo,” Developmental Cell 48, no. 6 (March 25, 2019): 765–779.

172 Johnnie B. Andersen et al., “Postprandial Cardiac Hypertrophy in Pythons,” Nature 434 (March 3, 2005): 37.

173 Michael E. Dorcas et al., “Severe Mammal Declines Coincide with Proliferation of Invasive Burmese Pythons in Everglades National Park,” PUMP 271 Proceedings of the National Academy of Sciences 109, no. 7 (February 14, 2012): 2418–2422.

174 Bill Maher, Real Time with Bill Maher, September 28, 2007, https://www.youtube.com/watch?v=rHXXTCc-IVg.

175 Leslie Mertz, “Heart to Heart,” IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (September/October 2019).

176 Gaku Tokuda and Hirofumi Watanabe, “Hidden Cellulases in Termites: Revision of an Old Hypothesis,” Biology Letters 3, no. 3 (March 20, 2007): 336–339.

177 Nadav Noor et al., “Tissue Engineering: 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts,” Advanced Science 6, no. 11 (June 2019).

178 Health Resources and Services Administration, “Organ Donation Statistics,” https://www.organdonor.gov/statistics-stories/statistics.html.

Примечания

1

Расположенный между Новой Шотландией и Ньюфаундлендом, пролив Кабота – важный международный судоходный коридор, названный в честь итальянского мореплавателя Джованни Кабото. После того как он исследовал побережье Северной Америки и в 1497 году водрузил там английский флаг, англичане стали называть его Джоном Каботом. – Здесь и далее прим. автора, если не указано иное.

(обратно)

2

Самый крупный организм – гигантский гриб (Armillaria ostoyae), обитающий в штате Орегон и занимающий площадь почти в тысячу гектаров.

(обратно)

3

Это событие произвело на меня такое впечатление, что я сразу же разместил газетную фотографию последствий взрыва на двери моего кабинета в Университете Лонг-Айленда (LIU Post), отметив особенно неудачное место парковки одного владельца автомобиля.

(обратно)

4

Несколько слов о некропсии: νεκρός по-гречески означает «труп», а ὄψις – «зрение»; этот термин используется, когда исследование проводится на другом биологическом виде. При аутопсии, что на греческом означает «сам» и «зрение», человек, очевидно, проводит исследование другого человека.

(обратно)

5

Atrium – «прихожая» (лат.).

(обратно)

6

В январе 2011 г. к истории, которую многие и без того считали более чем страшной, добавилась еще одна жуткая глава: 65-летний фон Хагенс публично объявил, что он смертельно болен. Он также выразил желание, чтобы после смерти с его тела сняли кожу и пластинировали. Нынешний план состоит в том, чтобы пластинированная версия фон Хагенса «приветствовала» посетителей, когда они входят на одну из постоянных выставок «Мира тела». Как сообщается, Доктор Смерть будет носить свою фирменную черную фетровую шляпу.

(обратно)

7

От лат. tricuspidalis – «трехстворчатый». – Прим. перев.

(обратно)

8

Левый атриовентрикулярный клапан называется двустворчатым потому, что имеет, соответственно, две створки. Еще (чтобы окончательно запутаться) его называют митральным клапаном из-за предполагаемого сходства с митрой, церемониальным головным убором, который носили епископы. К счастью, для трехстворчатого клапана альтернативно-шляпных названий не придумали.

(обратно)

9

Сухожильные нити (лат.). – Прим. перев.

(обратно)

10

Свитый в волокна коллаген – самый распространенный белок в организме млекопитающих. Он обычно встречается в сухожилиях, связках и коже. Кроме того, коллаген придает костям некоторую гибкость.

(обратно)

11

«Усы» – это щетинки внутри ртов некоторых видов китов, устройство, фильтрующее пищу. Они состоят из кератина (вещества, из которого сделаны наши ногти и волосы) и улавливают криль после того, как кит заглатывает воду, а потом вытесняет ее изо рта.

(обратно)

12

В то время как рекорд погружения меченого синего кита составляет 315 м, кювьеров клюворыл (Ziphius cavirostris) удерживает рекорд глубины погружения млекопитающего – 2992 м!

(обратно)

13

Самое маленькое млекопитающее в мире – свиноносая летучая мышь (Craseonycteris thonglongyai), обитающая в Таиланде и Мьянме. Известная также под названием мышь-шмель, она весит всего два грамма.

(обратно)

14

В человеке среднего роста содержится около 5 литров крови. В состоянии покоя сердечный выброс – примерно 5 литров в минуту, поэтому среднее время, которое требуется нашей крови, чтобы пройти полный цикл тела (от сердца к легким, обратно к сердцу, наружу к телу и обратно к сердцу), составляет примерно одну минуту.

(обратно)

15

Голдбоген и его команда с помощью присосок прикрепили монитор сердечного ритма к синему киту и смогли следить за сердечным ритмом животного в течение почти 9 часов. Они не стремились определить, перенаправляется ли кровоток в определенные области тела во время резкого падения частоты сердечных сокращений, которое они регистрировали.

(обратно)

16

Описанное выше движение туда-сюда происходит практически без энергозатрат со стороны клетки, что делает диффузию «пассивным» процессом. Вещество также может перемещаться в любом направлении, если его поглощает клетка (как это происходит у таких организмов, как амебы) или упаковывает в крошечные мембранные мешочки, называемые везикулами, которые могут выбрасываться из клетки. Оба этих «активных» процесса требуют расхода энергии, как и перемещение вещества через мембрану против градиента его концентрации.

(обратно)

17

Кроме ограничений по размеру некоторые вещества обладают и другими физическими свойствами, препятствующими перемещению через мембрану. Примером этого может быть молекула с электрическим зарядом, который отталкивает ее, если она слишком близко подходит к мембране с аналогичным зарядом.

(обратно)

18

Хотя большинство из более чем 20 тысяч представителей рода плоских червей отрыгивают непереваренную пищу, у некоторых видов есть задний проход или даже несколько, расположенных на спине. Проблема для других видов заключается в том, что ленточные черви (цестоды) и особенно камбалообразные трематоды (дигенетические сосальщики) – это внутренние паразиты, вызывающие серьезные заболевания, такие как шистосомоз, у людей и их домашнего скота – в настоящее время в основном в Африке.

(обратно)

19

Ладно-ладно. Быстро – это в течение 100 миллионов лет или около того.

(обратно)

20

Беспозвоночная версия крови называется гемолимфа. При обсуждении беспозвоночных эти два термина используются взаимозаменяемо, как это будет происходить на протяжении всей этой книги.

(обратно)

21

Вымершее морское членистоногое из рода Fuxianhuia, обитавшее в эпоху Кембрия. – Прим. перев.

(обратно)

22

Наследственные заболевания, связанные с дефицитом фермента альфа1-антитрипсина. – Прим. перев.

(обратно)

23

Вероятно, самые известные примеры конвергентной эволюции – крылья насекомых, птерозавров, птиц и летучих мышей. Каждый из этих аэродинамических профилей эволюционировал отдельно, но выполнял аналогичную функцию, позволяя владельцам преодолевать силу тяжести и летать. Еще один пример – жабры; эти газообменные органы, по-видимому, развивались многократно как у беспозвоночных, так и у позвоночных.

(обратно)

24

Интересно, что существуют специфические регуляторные гены (небольшие участки генетической схемы), общие как для насекомых, так и для позвоночных. Это указывает на возможность древней общей родословной для всех систем кровообращения.

(обратно)

25

Вероятно, имеется в виду обыкновенный букцинум, или волнистый рожок (Buccinum undatum) – брюхоногий моллюск из семейства трубачей (Buccinidae). – Прим. ред.

(обратно)

26

Tachypleus gigas, Tachypleus tridentatus и Carcinoscorpius rotundicauda.

(обратно)

27

В 2018-м, последнем году, за который на момент написания этой книги были доступны данные Центров по контролю и профилактике заболеваний, 122 019 смертей в США были связаны с болезнью Альцгеймера. С учетом того, что в 2020 г. число смертей от COVID-19 значительно превысит это число, болезнь Альцгеймера, скорее всего, опустится на одну ступеньку, до седьмого места.

(обратно)

28

Поскольку жертвы парализующего действия тетродотоксина могут оставаться в сознании, этноботаник Уэйд Дэвис в 1983 г. предположил, что практикующие вуду использовали его для превращения людей в зомби, чтобы те трудились в качестве рабов на гаитянских плантациях. Впоследствии ученые, которые случайно знали кое-что о тетродотоксине и его истинном действии, не оставили от этого заявления камня на камне.

(обратно)

29

Английское название мечехвоста – horseshoe crab – букв. подковообразный краб. – Прим. перев.

(обратно)

30

При описании открытых систем кровообращения термин «артерия» используется скорее для удобства, чем для научной точности. Пуристы систем кровообращения требуют, чтобы сертифицированные артерии имели внутреннюю выстилку из эпителиальной ткани, называемой эндотелием, которая отсутствует в сосудах открытой системы кровообращения. Для наших целей термин «артерия» является чисто функциональным и описывает сосуд, который несет кровеносную жидкость от сердца (в то время как вены несут кровь к сердцу).

(обратно)

31

Гемоглобин также содержится в некоторых клетках, не относящихся к красным кровяным, например, в ранее упомянутых астроцитах мозга.

(обратно)

32

Читатели должны обратить внимание, что полость перикарда в замкнутой системе кровообращения (которая упоминалась ранее) устроена не так. На самом деле, появись в ней любое количество крови, это стало бы смертельно серьезной проблемой.

(обратно)

33

У людей соотношение давления и объема аналогично, но изменение объема грудной полости происходит в основном из-за движения вверх и вниз мышечной диафрагмы, когда она сжимается и расслабляется.

(обратно)

34

На ум приходит совершенно необоснованное представление о неандертальцах как о грубых, обезьяноподобных неудачниках, способных лишь на то, чтобы вымереть в столкновении с современными людьми.

(обратно)

35

Амебоциты есть и у других беспозвоночных (например, у сухопутных улиток), но, хотя и у этих видов они могут участвовать в свертывании крови и реакции на токсины, переносимые кровью, исследований не на мечехвостах проводилось относительно немного.

(обратно)

36

Кишечная палочка, сальмонелла, нейссерия, гемофильная палочка, коклюшная палочка, холерный вибрион. – Прим. перев.

(обратно)

37

Весьма вероятно, что игла нарушает циркуляцию возвращающейся к сердцу крови – что неудивительно, – поэтому вытекать может только кровь, находящаяся в сердце и поступающая в него под действием силы тяжести.

(обратно)

38

В русскоязычной литературе чаще встречается термин синусовый узел. – Прим. перев.

(обратно)

39

Уменьшение или увеличение притока по кровеносным сосудам становится возможным благодаря соответствующему сокращению или расслаблению гладких мышечных волокон, встроенных в их стенки и окружающих сосуды.

(обратно)

40

Помните, что вегетативная нервная система считает все воспринимаемые угрозы настоящими – вот почему вы реагируете именно так во время просмотра добротного фильма ужасов.

(обратно)

41

Химический мессенджер – любое вещество, способное передавать сигналы в организме (гормоны, нейромедиаторы, факторы роста, цитокины и пр.). – Прим. перев.

(обратно)

42

Когда нейромедиатор возвращается в двигательные нейроны, мышцы расслабляются.

(обратно)

43

Печальный регресс – в 2020 г., когда фармацевтические компании пытались найти способы профилактики или лечения коронавируса, использование производных крови мечехвостов для обнаружения эндотоксинов в стерильных лабораториях резко возросло, а наборы с использованием новой неинвазивной технологии ушли на задний план.

(обратно)

44

Термин «базальный» обозначает группу у основы эволюционного древа любого обсуждаемого таксона. Базальные группы могут быть вымершими, как гигантские стрекозы в основании древа стрекоз, или живыми, то есть сохранившимися, например щетинохвостки, о которых пойдет речь вскоре – базальные для древа насекомых.

(обратно)

45

Прежде чем мы продолжим, необходимо прояснить термин «спинной» (дорсальный). Пожалуйста, лягте на пол лицом вниз и представьте, что вы насекомое, или дождевой червь, или любой вид, ходящий на четырех ногах. Сторона вашего тела, соприкасающаяся с полом, называется вентральной поверхностью, а сторона, обращенная к потолку (поскольку, надеюсь, вы не проделываете все это на улице, где вас могут увидеть прохожие), – дорсальная, или спинная, поверхность.

(обратно)

46

Как и среди всего животного мира, когда появляется необходимость в накопленном жире, он расщепляется на богатые энергией молекулы жирных кислот, которые транспортируются кровеносной системой в те отделы тела, где они нужны. Там клетки разрывают химические связи, удерживающие молекулы вместе, используя энергию для различных целей.

(обратно)

47

Дерма (или дермальный слой) отличается от поверхностно расположенного эпидермиса тем, что она обильно васкуляризована и метаболически активна. Во многих организмах основная функция эпидермиса – служить физическим барьером между внутренней и внешней средами, и его самые верхние клетки к тому моменту, как достигают функциональной зрелости, оказываются мертвы. Не должно потрясать, что у дождевых червей, лягушек и других животных, практикующих кожное дыхание, эпидермис чрезвычайно тонок.

(обратно)

48

К слову, если вы до сих пор лежите на полу после опыта по демонстрации дорсальной/вентральной поверхности, пожалуйста, встаньте уже.

(обратно)

49

Недавнее исследование показало также явную связь между высоким артериальным давлением и риском деменции. Но, хотя на этом фоне низкое артериальное давление (<100/60 мм рт. ст.) может показаться желательным, оно тоже способно вызвать проблемы, такие как спутанность сознания, головокружение и обморок. Крайне низкое давление может привести к шоку и даже смерти.

(обратно)

50

Можно заменить дырявой бочкой, наполненной тухлой рыбой, если в вашем рыболовном магазине закончились дохлые коровы.

(обратно)

51

Околоножное примечание: если у взрослого человека внезапно увеличивается размер обуви, это может указывать на задержку жидкости и отек. Нужно проконсультироваться у врача, так как это может быть признаком проблемы с сердцем. Например, повышенное артериальное давление способно вытеснить плазму крови из капилляров в окружающие ткани, заставляя их отекать.

(обратно)

52

Вопреки распространенному мнению, гигантские моллюски не опасны для человека, так как их раковины закрываются слишком медленно, чтобы захватить руку или ногу. И даже если бы они пытались поймать вас, тридакны – единственные двустворчатые моллюски, которые не могут полностью закрыть свои раковины.

(обратно)

53

Мой любимый пример разнообразия животных – существование более 350 тысяч видов жуков – факт, который я узнал в детстве и который заставил меня задуматься об умении Ноя собирать образцы. За этим последовали вопросы вроде такого: кто должен был убирать беспорядок, оставленный тремя тысячами грызунов (самец и самка каждого из 1500 видов)?

(обратно)

54

Это, по-видимому, способ изменить направление тока крови, альтернативный уникальным двусторонним клапанам, выявленным у щетинохвосток. Такие приспособления, обеспечивающие двусторонний ток крови, могут служить еще одним примером конвергентной эволюции.

(обратно)

55

Хордовые названы так из-за наличия (в какой-то момент их жизни) похожей на стержень структуры, называющейся нотохорд, проходящей вдоль дорсальной стороны их тел. У позвоночных, самой большой современной группы хордовых, позвоночный столб заменил нотохорд, остатки которого могут быть найдены в хрящевых межпозвоночных дисках.

(обратно)

56

Шубин Нил. Внутренняя рыба. История человеческого тела с древнейших времен до наших дней. М.: АСТ: Corpus, 2015. – Прим. ред.

(обратно)

57

Автор имеет в виду ихтиостегов, полурыб-полуамфибий, появившихся более 200 миллионов лет назад. – Прим. ред.

(обратно)

58

Так называемые мышечные артерии содержат меньше эластина и больше гладких мышечных волокон в слое, называемом средней оболочкой.

(обратно)

59

Есть небольшие различия в строении сердца и схеме кровотока у черепах и змей.

(обратно)

60

Согласно статистике, хуже всего дела обстоят после завтрака. Исследование 2011 г., в котором приняли участие 800 пациентов с инфарктом из Мадрида, Испания, показало, что утром (между 6 утра и полуднем) происходит больше инфарктов, чем в любое другое время. Немаловажно и то, что при случившихся в это время инфарктах повреждения сердечной ткани оказались в среднем на 20 % обширней.

(обратно)

61

Нормальный диапазон 36,1–37,8 °C.

(обратно)

62

Гликоген часто называют «животным крахмалом» из-за сходной химической структуры. Но крахмал синтезируется растениями, а гликоген – животными. Цепочки гликогена имеют более компактную и разветвленную структуру по сравнению с крахмалом. – Прим. перев.

(обратно)

63

О смос (от греч. барос, – «толчок, давление») – самопроизвольный перенос (диффузия) растворителя через полупроницаемую мембрану, не пропускающую растворенное вещество, приближает систему к равновесию, выравнивая концентрации по обе стороны мембраны. – Прим. перев.

(обратно)

64

Аспирантский исследовательский проект, есть желающие?

(обратно)

65

Аналогичный эффект можно наблюдать во время голодания, когда организм буквально питается сам собой, разрушая структурные белки в скелетных мышцах и в других местах и превращая продукты этого распада в глюкозу. Именно этот процесс придает жертвам голода характерный изможденный вид.

(обратно)

66

Если оба родителя несут дефектный ген, у их потомства есть 25-процентная вероятность подхватить два дефектных гена, из-за которых разовьется серповидно-клеточная болезнь.

(обратно)

67

Серповидно-клеточная болезнь может проявляться различными способами, в том числе повреждением тканей и обструкцией сосудов. Серповидно-клеточная анемия, при которой ткани не получают достаточного количества кислорода, – одно из таких проявлений. Так что эти два термина – не синонимы.

(обратно)

68

Торпор, оцепенение – состояние, сходное с глубоким сном, возникающее у некоторых видов млекопитающих и, в отличие от настоящего сна, характеризующееся значительным снижением температуры тела (гипотермией) и уровня обмена веществ. – Прим. перев.

(обратно)

69

Малоизвестный факт о впадающих в спячку – периодически они пробуждаются, это энергетически дорогостоящее поведение, но необходимое для некоторых видов, чтобы избавиться от метаболических отходов.

(обратно)

70

Пер. с англ. Ларисы Беспаловой. – Прим. перев.

(обратно)

71

Если бы продолжали пересаживать сердца бабуинов, точно такой же проблемой стала бы передача вирусов приматов.

(обратно)

72

Более конкретно: формируют соединение между левым и правым предсердиями и присоединяют аорту к правому желудочку.

(обратно)

73

Верхняя полая вена (которая приносит бедную кислородом кровь от верхней части тела в правое предсердие) отсоединяется от своего места и присоединяется непосредственно к легочной артерии (которая в норме доставляет лишенную кислорода кровь из правого желудочка в легкие).

(обратно)

74

Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных. – Прим. перев.

(обратно)

75

Если сердце весило меньше чем перо Маат, умерший обретал жизнь вечную в раю. Если больше, его немедленно съедало чудовище по имени Амам, «Пожиратель», ожидающее у основания весов.

(обратно)

76

Среди известных людей, умерших от этого заболевания, – физик Альберт Эйнштейн и актер Джордж Скотт, у них была аневризма брюшной аорты. Комики Люсиль Болл и Джон Риттер умерли от расслоения аорты.

(обратно)

77

Бугристая (грубая) артерия. – Прим. перев.

(обратно)

78

Объяснить это можно тем, что он, вероятно, рассматривал правое предсердие не как отдельную камеру, а просто как расширение области слияния нижней и верхней полых вен, соединяющееся с сердцем.

(обратно)

79

Афинский философ Платон (род. ок. 425 г. до н. э.) считал, что душа состоит из трех отдельных частей: логос существует в голове и имеет дело с разумом, в то время как тимус (он же тюмос) обитал в грудной клетке и был озабочен гневом. Низшая душа, эрос, обнаруживалась в желудке и печени, где она контролировала низменные эмоции и желания тела.

(обратно)

80

В настоящее время оно принадлежит Турции.

(обратно)

81

Их открытия вышли далеко за темы, связанные с сердцем и системой кровообращения. Герофил изучал мозг, черепные нервы, печень и матку. Он также идентифицировал четыре оболочки глазного яблока и сделал первые описания роговицы, сосудистой оболочки и сетчатки.

(обратно)

82

От др. – греч. φλέγμα – «мокрота, слизь». – Прим. перев.

(обратно)

83

От др. – греч. χολή – «желчь». – Прим. перев.

(обратно)

84

Галена, по-видимому, не беспокоило, что сам он не видел черную желчь. На самом деле никто ее не видел. Такого вещества не существует.

(обратно)

85

Цирюльники были медиками-практиками средних веков, наряду со стрижкой волос они делали ампутации (поскольку у них уже были опасные бритвы) и процедуры, которые, по всеобщему мнению, помогали поддержать баланс гуморов, например вводили клизмы и назначали эметики (рвотные средства).

(обратно)

86

Объем циркулирующей крови у мужчины примерно 5,2 л, у женщины – 3,9 л. – Прим. перев.

(обратно)

87

Современные практикующие альтернативную медицину считают, что в дополнение к противосвертывающим свойствам слюна пиявки содержит целый ряд биологически активных веществ с терапевтическими эффектами, начиная от противовоспалительных и анестезирующих свойств и заканчивая способностью лечить отеки и разрушать тромбы.

(обратно)

88

Его полное имя было Ала ад-Дин абу аль-Хасан Али ибн Аби-Хазм аль-Карши аль-Димашки, что отчасти объясняет сокращенное прозвище.

(обратно)

89

Это единственный пример в человеческом организме, когда вена несет насыщенную кислородом кровь, а артерия – бедную кислородом кровь.

(обратно)

90

Считается, что интеллектуальное и философское движение, известное как эпоха Просвещения, продолжалось с середины XVII до начала XIX века.

(обратно)

91

Дата приблизительная.

(обратно)

92

«Трактат о сердце» (лат.). – Прим. перев.

(обратно)

93

Его цель как лидера испанской инквизиции состояла в том, чтобы избавить Испанию от еретиков – особенно евреев и мусульман, которые приняли католицизм только на словах, под угрозой изгнания, пыток или казней.

(обратно)

94

Смола из корня растения семейства вьюнковых, использующаяся как слабительное. – Прим. перев.

(обратно)

95

Пер. с англ. Э. Линецкой. – Прим. перев.

(обратно)

96

Сайрус Стерджис, врач, который представил доклад об истории переливания крови на ежегодном собрании Ассоциации медицинских библиотек в 1941 г., утверждает, что донором был теленок, хотя в других источниках упоминается овца.

(обратно)

97

Первым пациентом Дени, по-видимому, стал безымянный 15-летний подросток, получивший в 1667 г. кровь овцы.

(обратно)

98

Красный костный мозг находится в губчатой ткани костей, то есть в основном в губчатых костях – в ребрах, грудине, костях таза. В длинных трубчатых костях он находится только в губчатой ткани на концах костей. – Прим. ред.

(обратно)

99

В составе: хлориды калия, кальция, натрия и лактат натрия. – Прим. перев.

(обратно)

100

Адриано Стурли и Альфред де Кастелло, работавшие в лаборатории Ландштейнера, год спустя обнаружили четвертую группу крови AB. В 1930 г. Ландштейнер получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

(обратно)

101

Фразу «выживают наиболее приспособленные» на самом деле написал после прочтения «Происхождения видов» философ и биолог Герберт Спенсер в своей книге The Principles of Biology (Основания биологии), опубликованной в 1864 г.

(обратно)

102

Врачи Дарвина убеждали его переехать в деревню, чтобы избежать лондонского воздуха, «разрушительная болезнь… справедливо названная Cachexia Londinensis (лондонское истощение), которая охотится на жизненную силу и оставляет свою тень на лице почти каждого постоянного жителя этого великого города».

(обратно)

103

Спустя годы после того, как было установлено, что Джеймс Галли, возможно, был больше заинтересован в гонорарах, чем в здоровье своих пациентов, Дарвин получал лечение от Джона Чепмена, издателя, который имел некоторое медицинское образование и пытался вылечить хронические приступы рвоты, прикладывая пакеты со льдом к позвоночнику ученого.

(обратно)

104

Смесь, содержащая манганат и перманганат натрия. – Прим. перев.

(обратно)

105

После публикации «Происхождения видов» в 1859 г. Дарвин предоставил защищать свою книгу другим, в первую очередь биологу Томасу Гексли. Прозванный «бульдогом Дарвина», Гексли дал обет сражаться «когтями и зубами» за то, что Дарвин называл своей «проклятой ересью».

(обратно)

106

«Нестабильная стенокардия» определяется как стенокардия, возникающая в состоянии покоя, приступы которой становятся все тяжелее и чаще.

(обратно)

107

Неврастения – причудливое заболевание Викторианской эпохи с плохо определенными симптомами, неизвестной этиологии, характеризующееся физическим и умственным истощением.

(обратно)

108

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в 2018 г. малярия убила 405 000 человек, 67 % погибших составляли дети в возрасте до 5 лет. Около 93 % всех смертей, связанных с малярией, произошли в Африке.

(обратно)

109

В русскоязычной литературе распространено название «поцелуйный клоп». – Прим. перев.

(обратно)

110

Аналогичным образом T. cruzi может проникать в печень, легкие, селезенку, головной или костный мозг.

(обратно)

111

Rhodnius prolixus, второй по значимости переносчик болезни Шагаса, встречается также в северной части Южной Америки.

(обратно)

112

Психогенные заболевания – те, которые, как считается, возникают под воздействием психических или эмоциональных стрессоров.

(обратно)

113

Коэн также предположил, что, если у Дарвина не было болезни Шагаса, длительное расстройство желудочно-кишечного тракта можно объяснить синдромом циклической рвоты и язвой желудка.

(обратно)

114

Худая и бледнокожая, с темными кругами под глазами, модель Кейт Мосс стала своего рода живым примером для этого, к счастью, краткого феномена поп-культуры.

(обратно)

115

По данным ВОЗ, две трети из примерно 10 млн случаев заболевания туберкулезом во всем мире в 2019 г. произошли в восьми странах. В порядке заболеваемости это Индия, Индонезия, Китай, Филиппины, Пакистан, Нигерия, Бангладеш и Южная Африка.

(обратно)

116

Хотя опасность ожогов от воздействия ионизирующего излучения, связанного с флюороскопом, была известна со времен экспериментов Вильгельма Рентгена в 1895 г., флюороскопию использовали по самым незначительным поводам, например для подбора размеров обуви. Аппараты под названием Foot-O-Scope с начала 1930-х устанавливали в магазинах, и покупатель, помещая ноги в похожее на ящик приспособление, мог выбрать обувь точного размера. Удивительно, но многие из примерно 10 тысяч приборов, проданных в США, все еще применялись до 1970-х гг.

(обратно)

117

Пер. с англ. Николая Мезина. – Прим. перев.

(обратно)

118

Исследование 2019 г., опубликованное в журнале Geriatrics, показало, что 14 % населения материкового Китая в возрасте старше 50 лет пользовались услугами врачей, практикующих ТКМ.

(обратно)

119

Еще дальше в анатомическом отношении от фактов был фламандский врач Ян Баптиста ван Гельмонт (1580–1644), который также считал, что душа не находится в сердце. Вместо этого он утверждал, что ее можно найти в складках (лат. rugae) желудка.

(обратно)

120

В русскоязычной традиции – Виллизиев круг. – Прим. перев.

(обратно)

121

«Осколок моего мозга» (песня Дженис Джоплин называется Piece Of My Heart – «Осколок моего сердца», 1968). – Прим. перев.

(обратно)

122

«Мозг тьмы» (повесть Джозефа Конрада называется Heart of Darkness – «Сердце тьмы», 1899). – Прим. перев.

(обратно)

123

Недостатки этих исследований были рассмотрены в 1999 г. в статье Ричарда П. Слоана, Эмилии Баджеллы и Тиа Пауэлл «Религия, духовность и медицина» (Religion, Spirituality, and Medicine), опубликованной в журнале Lancet.

(обратно)

124

Строго говоря, депрессию нельзя отнести к видам острого стресса, так как она возникает как раз при хроническом стрессе. – Прим. ред.

(обратно)

125

Макбрайд также высоко оценил преимущества плана питания DASH, Dietary Approaches to Stop Hypertension (Диетологические подходы к прекращению гипертонии).

(обратно)

126

Назначение на относительно короткий срок, чтобы поддержать жизнедеятельность во время подготовки или ожидания другого метода лечения. – Прим. перев.

(обратно)

127

Если вкратце, клетки проходят через нечто подобное жизненному циклу организма. Они формируются, затем растут и размножаются. По мере взросления они размножаются не так часто (если вообще размножаются) и нередко выглядят совсем иначе, чем когда были моложе. Затем они какое-то время работают, изнашиваются и умирают. Подумайте о раковых клетках как о тех, которые остановились на репродуктивной стадии. Потому что это все, на что они способны: они размножаются – снова, снова и снова, никогда не становясь функционально зрелыми. Вместо этого они распространяются на другие области тела (часто через кровеносную или лимфатическую системы). Когда они добираются в другое место, они размножаются, размножаются и размножаются, в конечном счете нарушая функцию той части тела, где они случайно оказались.

(обратно)

128

Зеленая анаконда (Eunectes murinus) родом из Южной Америки обычно считается второй по длине, но самой крупной по массе тела змеей в мире. Самый крупный из когда-либо измеренных экземпляров достигал 8,5 метра в длину и, по оценкам, весил более 225 кг. Чисто же по длине на вершине большинства списков находится сетчатый питон (Python reticulatus), один из экземпляров которых достигал 10 м.

(обратно)

129

Читатели моих предыдущих книг, возможно, помнят, что в детстве у меня было примерно восемь тетушек Роуз, и, чтобы отличать их, я создал своего рода полевой определитель, основанный на таких характеристиках, как рост и расположение родинок на лице.

(обратно)

130

Гипертрофия отличается от гиперплазии, формы роста, при которой клетки остаются того же размера, но увеличиваются в количестве. Примером гиперпластического роста может служить увеличение размера тела, которое происходит в детстве.

(обратно)

131

Тропический природный территориальный комплекс, занимающий южную четверть полуострова Флорида. – Прим. перев.

(обратно)

132

В статье 2012 г. в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences сообщалось, что за период с 2003 по 2011 г. количество енотов и опоссумов в Эверглейдсе сократилось почти на 99 %, а количество рысей – почти на 88 %. Виновниками определили питонов.

(обратно)

133

Плюрипотентные к летки (от лат. pluralis – «множественный», potentia – «сила, мощь») – клетки, которые могут дифференцироваться (развиваться) во все типы клеток. – Прим. перев.

(обратно)

134

Если вы уже слышали что-то подобное – то потому, что быстрая регенерация сердца рыбки дарио-рерио происходит также на каркасе из коллагеновой соединительной ткани, в этом случае заложенной фиброцитами после травматического повреждения.

(обратно)

135

Эндосимбионт – микроорганизм, живущий внутри другого организма (хозяина) и приносящий ему пользу. – Прим. перев.

(обратно)

Оглавление

  • ПрологМаленький городок с большим сердцем
  • Часть 1Дикие сердцем
  •   1Размер имеет значение I
  •   2Размер имеет значение II
  •   3Голубая кровь и плохие суши
  •   4Насекомые, гидронасосы, жирафы и Мотра
  •   5Позвоночный бит
  •   6На мороз
  •   7Ода Бэби Фэй
  • Часть 2Что мы знали и что думали, будто знаем
  •   Примечание автора
  •   8Сердце и душа: сердечно-сосудистая система древности и Средневековья
  •   9Что внутри…
  •   10Укус цирюльника и придушенное сердце
  • Часть 3От плохого к лучшему
  •   11Слушать здесь: от палочки до стетоскопа
  •   12Не пытайтесь повторить…Разве что в сопровождении Очень Особенной медсестры
  •   13Сердца и умы…Или вроде того
  •   14Что происходит с разбитым сердцем?
  •   15Змеи и при чем здесь сердце?
  •   16Вырастите свое собственное
  • Благодарности
  • Список используемых источников
  • Teleserial Book