Нил Шубин – биолог, палеонтолог, популяризатор науки, профессор анатомии Чикагского университета, один из первооткрывателей тиктаалика – промежуточного звена между рыбами и наземными животными. Он автор нескольких научно-популярных бестселлеров, отрывки из которых печатают российские научно-популярные журналы «Наука и жизнь» и «Химия и жизнь». Сегодня читатели «Встречи» смогут познакомиться с отрывками из книги Нила Шубина «Внутренняя рыба. История человеческого тела с древнейших времен до наших дней».

Капсулы с посланиями

…Все поистине великие идеи о законах природы были сформулированы исходя из простейших первоначальных посылок, с которыми мы сталкиваемся каждый день. В духе этих представлений я хотел бы поделиться с вами одним законом природы. Этот закон настолько глубок, что многие из нас воспринимают его как нечто само собой разумеющееся: у каждого живого существа на нашей планете были биологические родители.

Главная задача состоит в том, чтобы узнать, как выглядело генеалогическое древо видов, т.е. узнать, в какой степени разные виды родственны друг другу. Представление о степени родства помогают нам толковать признаки ископаемых, таких, как тиктаалик – промежуточная форма между рыбами и их потомками, заселившими сушу. Скорее всего, это не наш предок, а его родственник.

Внутри наших тел можно найти связи с целым зверинцем. Одни структуры напоминают структуры медуз, другие – червей, третьи – рыб. Это сходство отнюдь не бессистемно. Некоторые черты нашего строения свойственны также всем остальным животным, некоторые – уникальны для нас. На поверхности лежат признаки, объединяющие нас с остальными млекопитающими. Затем, если посмотреть глубже, видны черты, которые объединяют нас со всеми позвоночными. Еще глубже лежат наши общие черты с рыбами. Дальше в глубину – с червями. И так далее. Мы открываем для себя схему происхождения, сопровождаемого модификацией, которая выгравирована внутри наших тел. Если знать, как смотреть на людей, то наши тела оказываются капсулами с посланиями из прошлого, и, открывая эти капсулы, мы узнаем о важнейших этапах истории нашей планеты и о живых существах, населявших в далеком прошлом ее океаны, реки и леса.

В разные времена наши предки жили в древних океанах, в реках и саваннах, но не в офисных зданиях, не на горнолыжных курортах и не на теннисных кортах. Мы не приспособлены для того, чтобы жить больше 80 лет, сидеть на ягодицах по десять часов в день и есть пирожные. Не приспособлены мы и для того, чтобы играть в футбол. Эти противоречия между нашим прошлым и нашим человеческим настоящим означают, что наши тела обречены нередко ломаться определенным предсказуемым образом. У всех болезней, от которых мы страдаем, есть некоторая историческая составляющая. Примеры, которые мы сейчас разберем, покажут нам, как разные ветви заключенного в нас древа жизни, от микробов до рыб, амфибий и, наконец, древних людей, достают до нас из прошлого и сказываются на нашем здоровье. Каждый из этих примеров показывает, что мы не были устроены согласно некоему рациональному замыслу, но возникли в ходе долгой и непростой истории.

Болезненное наследие

Наши предки-рыбы активно охотились в древних океанах и реках. Предки чуть менее дальние, амфибии, рептилии и млекопитающие, тоже были активными хищниками. Приматы активно передвигались по деревьям и питались плодами и листьями. Древнейшие люди, в свою очередь, были активными охотниками и собирателями, а впоследствии занялись сельским хозяйством.

К несчастью, большинство из нас проводит значительную часть дня в занятиях каких угодно, только не активных. Весь ход нашей истории от рыб до древних людей никоим образом не подготовил нас к такому образу жизни. Это несоответствие нашего прошлого настоящему проявляется во многих недугах, свойственных современной жизни. От чего люди чаще всего умирают? Четыре из первых десяти причин – заболевания сердечно-сосудистой системы, диабет, ожирение и инсульт – имеют и генетическую, и, по всей видимости, историческую основу. В 1962 году антрополог Джеймс Нил рассмотрел эту проблему с точки зрения питания. Он сформулировал концепцию, известную как гипотеза «экономного генотипа». Она предполагает, что наши предки были приспособлены к жизни в условиях чередующихся бумов и спадов. Будучи охотниками и собирателями, они испытывали периоды временного изобилия, сменявшиеся периодами нехватки еды.

Д. Нил предположил, что этот цикл отразился на наших генах и на наших болезнях. Его основная идея состояла в том, что тела наших предков позволяли им накапливать ресурсы во времена изобилия, воспользоваться которыми можно было в голодные времена. В связи с этим очень полезной оказалась способность накапливать жир. Она помогала в мире бумов и спадов, но стала давать прискорбные сбои в условиях, когда высококалорийная пища доступна круглые сутки и круглый год. Ожирение и связанные с ним диабет, повышенное кровяное давление и многие сердечные заболевания становятся обычным явлением. Гипотеза экономного генотипа правдоподобно объясняет также наше увлечение жирной пищей. Она особенно калорийна, т.е. богата энергией, и врожденная склонность к такой пище могла давать нашим предкам преимущества перед теми собратьями, кто ею не увлекался.

Сидячий образ жизни тоже сказывается на нашем здоровье, потому что наша кровеносная система сформировалась у намного более активных существ, чем те, которыми мы являемся сегодня. Кровь, прокачиваемая сердцем, в артериях течет под большим давлением, чем в венах. Это затрудняет возвращение крови от ступней к сердцу, которая должна по венам возвращаться, так сказать, в гору. У наших предков развились два признака, помогающих крови подниматься вверх. Во-первых, это небольшие клапаны внутри вен, которые пропускают кровь вверх, но преграждают ей дорогу вниз. Во-вторых, это работа мышц наших ног. Когда мы ходим, бегаем или прыгаем, эти мышцы сокращаются, и это помогает крови подниматься вверх по венам.

Эта система прекрасно работает у активных существ, но у тех, кто ведет сидячий образ жизни, она работает плохо. Кровь застаивается в ногах, и ее постоянное давление на клапаны может нарушать их работу. Именно это происходит при варикозном расширении вен. Не меньшие проблемы происходят от сбоев этой системы в районе прямой кишки. Во время продолжительного сидения кровь застаивается в венах, окружающих прямую кишку, что вызывает их расширение, разрастание и воспаление – неприятное напоминание о том, что мы не приспособлены к продолжительному сидению, особенно на жестких поверхностях.

Речь – дорогое удовольствие

За способность разговаривать мы расплачиваемся риском умереть от остановки дыхания во время сна или подавившись какой-нибудь пищей. Мы издаем звуки речи посредством управляемых движений языка, гортани и задних стенок горла. Все эти структуры возникли в результате несложных модификаций структур, свойственных другим млекопитающим, а также рептилиям. Человеческая гортань формируется на основе хрящей бывших жаберных дуг. Задние стенки горла, идущие от последних коренных зубов до участка непосредственно над гортанью, у нас  мягкие и подвижные и могут смыкаться и размыкаться. Синдром ночного апноэ – внезапной остановки дыхания во сне – побочный эффект способности говорить. Во время сна мышцы горла расслабляются. У большинства людей их расслабление не вызывает никаких проблем, но у некоторых оно может приводить к тому, что доступ воздуха в легкие оказывается перекрыт и человек в течение довольно долгого времени не дышит. Этот синдром, разумеется, очень опасен, особенно для людей, страдающих сердечными заболеваниями.

Еще одно неприятное последствие устройства нашего речевого аппарата – повышенный риск подавиться и умереть от удушья. Наш рот ведет в трахею, через которую мы дышим, и в пищевод, куда поступает пища. Таким образом, мы дышим, едим и разговариваем через одно и то же отверстие.

Икота в наследство от рыб

Если что-то и может нас утешить, так это то, что это несчастье разделяют с нами и многие другие млекопитающие. У кошек можно искусственно вызвать икоту, стимулируя электродами небольшой участок ткани в стволовой части мозга. По-видимому, в этой части мозга и находится центр, управляющий сложной рефлекторной реакцией, которую мы называем икотой. Икота – повторяющиеся сокращения мышц, относящихся к стенке нашего тела, диафрагме, шее и горлу. Спазм одного или двух главных нервов, управляющих дыханием, заставляет эти мышцы сокращаться. В результате происходит очень резкий вдох. Затем, около 35 миллисекунд спустя, в глубине нашей гортани смыкается голосовая щель, перекрывая верхнюю часть дыхательных путей. Быстрый вдох с последующим перекрыванием дыхания вызывает звук, похожий на «ик».

Беда в том, что нам редко удается икнуть лишь единожды. Если икоту получается остановить после пятого или десятого раза, у нас есть хорошие шансы, что она не возобновится. Но если пропустить этот момент, то икота продолжится и повторится в среднем еще 60 раз. Иногда патологические приступы икоты могут быть необычайно долгими. Самый долгий известный приступ продолжался с 1922 года по 1991-й, и имя икавшего – Чарльз Осборн – занесено в Книгу рекордов Гиннеса.

Первоначально участок стволовой части мозга управлял дыханием у рыб и лишь впоследствии был «переоборудован», чтобы управлять дыханием наземных позвоночных. Он обеспечивал ритмичное сокращение мышц глотки и жабер. У рыб они располагаются как раз по соседству с этим отделом мозга. У нас, млекопитающих, дела обстоят иначе. Нашим дыханием управляют мышцы стенки грудной клетки и диафрагма – мышечная перегородка, отделяющая грудную полость от брюшной. Нервы, управляющие сокращением диафрагмы, выходят из нашего мозгового ствола ровно там же, где выходят нервы, управляющие дыханием у рыб – в районе шеи. Эти нервы, блуждающий и диафрагмальный, проходят от основания черепа через шею и грудную клетку, достигая диафрагмы и грудных мышц. Этот извилистый путь и вызывает проблемы. Если бы наше тело было построено по рациональному замыслу, эти нервы выходили бы не в области шеи, а где-нибудь поблизости от диафрагмы. Ну а сама реакция икоты досталась нам, по-видимому, от менее древних предков – амфибий, головастики которых используют для дыхания и легкие, и жабры. Когда они дышат жабрами, то вода не должна попадать в легкие, для этого сжимается ведущая в легкие щель. Вовремя ее закрыть – сразу после начала вдоха – позволяют нервные импульсы, провоцирующие у нас начало икоты.

Подготовила Ольга Тарантина