Айзек Азимов - Загадки мироздания

• Название: Загадки мироздания
• Автор: Айзек Азимов
• Издательство: Центрполиграф
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2007
• ISBN: 978-5-9524-2848-5

Знаменитый писатель-фантаст, ученый с мировым именем, великий популяризатор науки, автор множества научно-популярных, фантастических, детективных, исторических и юмористических изданий приглашает вас в мир загадок прошлого, настоящего и будущего.

В этой книге Азимов рассказывает об удивительных явлениях и фактах — известных и малоизвестных, открытиях, ошибках и гениальных догадках ученых. Просто он рассказывает о сложном — белках и ДНК, гормонах и ферментах, лазерах и космических кораблях, теории относительности и истоках Вселенной. Каким должен быть марсианин? Что изменится в повседневной жизни американца 1990 года? Какие проблемы будут угрожать нашей планете и цивилизации в ближайшие века? Возможно ли вернуться назад во времени? Как будет выглядеть всемирная выставка 2014 года? Сможет ли человечество дотянуться до звезд?…

Он не верит в инопланетян в летающих тарелках, но предполагает, какими будут колонии на Луне, когда станут осваивать Марс и какова во всем этом роль научной фантастики.

---

Однако интересующимся такими маршрутами антропологам следует поторопиться. С появлением автомобилей народы стали перемешиваться гораздо быстрее, а сейчас, с массовым использованием пассажирской авиации, и океаны перестали быть серьезной преградой для смешивания различных кровей. Если тенденция окажется стойкой, то уже через несколько поколений нельзя будет толком проследить никакие миграции прошлого.

В целом все вышеизложенное говорит о том, что кровь может, по крайней мере теоретически, поведать нам о том, кто мы такие.

Интересно, можем ли мы извлечь из нее другие сведения о себе? Например, о том, здоровы мы или больны, если больны — то чем и насколько серьезно. Или, еще лучше, можно ли по анализу крови предсказать, когда и чем нам еще только предстоит заболеть?

Да, по крайней мере теоретически, кровь может нам все это рассказать. На правильно заданный вопрос она всегда даст точный ответ.

И дело тут не в праздном любопытстве — стремление заглянуть в предсказывающий будущее хрустальный шар является одним из сильнейших желаний человека. Все мы становимся жертвами болезней, и чем больше мы знаем о них, тем проще нам с ними бороться — замедлять ход их течения, выздоравливать, а лучше всего предотвратить сам факт заболевания.

Известно, что чем раньше диагностировано заболевание, тем легче его лечить. Любое достаточно далеко зашедшее заболевание проявляется в виде симптомов, или его никто не признал бы за болезнь. Но организм ведь борется с недугом с самого начала, и если уж дошло до симптомов — значит, битва уже в значительной степени проиграна, по крайней мере на данном этапе. Следовательно, лучше всего результат лечения будет в том случае, если с болезнью начать бороться задолго до того, как симптомы станут заметны невооруженным глазом.

Любая деятельность организма, хоть здорового, хоть больного, отражается в сложном химическом составе крови. Давайте рассмотрим это положение на примере диабета.

Диабетик, чья болезнь зашла уже достаточно далеко, теряет в весе, хотя и ест очень много (см. главу 3); он много пьет и много мочится. Его мучают зуд, нарывы и ряд других, более серьезных, хоть и менее заметных, расстройств. К этому моменту дела большого уже очень плохи, он практически неизлечим.

Причина диабета — в нехватке одного определенного гормона, инсулина. Инсулин управляет уровни в крови глюкозы — одного из видов сахара. По мере уменьшения в крови инсулина концентрация глюкозы возрастает до тех пор, пока глюкоза не начинает попадать даже в мочу. Наличие глюкозы в моче позволяет диагностировать диабет на той стадии, когда больного еще можно спасти.

Но для того, чтобы он мог продолжать комфортную жизнь, эта стадия болезни все равно является уже слишком запущенной. Можно брать на анализ саму кровь и проверять, не является ли концентрация глюкозы в ней повышенной, пусть и не настолько, чтобы глюкоза попадала в мочу. Или, более того, можно «проверить на прочность» те участки биохимии организма, которые отвечают за концентрацию глюкозы. Тогда сразу станет ясно, дадут ли системы контроля уровня глюкозы в организме сбой в случае повышенной нагрузки, даже если в нормальной ситуации все показатели пока в норме. Таким образом можно диагностировать диабет на самой ранней стадии.

Такой анализ называется «сахарная проба». Обследуемому дают выпить большую дозу раствора глюкозы и берут анализ крови до этого и несколько раз после.

Глюкоза быстро всасывается через кишечник и выбрасывается в кровь. В результате концентрация глюкозы в крови, естественно, резко возрастает. Ответной реакцией организма на возросший уровень глюкозы является повышение выработки инсулина, с помощью которого концентрация глюкозы быстро приводится в норму. У здорового человека концентрация глюкозы составляет около 100 миллиграммов на 100 миллилитров крови. Через сорок пять минут после приема глюкозы эта цифра возрастает до 200, но еще час спустя снова опускается до 100.

Если же показатель сначала поднимается гораздо выше 200, а затем возвращается к норме в течение нескольких часов, то это значит, что организм не справляется с задачей по выработке инсулина в достаточных количествах, и высока вероятность того, что у обследуемого развивается диабет. В случае, когда болезнь удается диагностировать на столь ранней стадии, с помощью правильной диеты и системы физических упражнений человек может неопределенно долго избегать дальнейшего развития заболевания. До необходимости в инъекциях инсулина в таком случае может никогда и не дойти.

Рассмотрим другой пример — деятельность щитовидной железы, управляющей скоростью всех процессов биохимии организма. Этот показатель называется «интенсивность основного обмена». До последних нескольких лет ее определяли, заставляя обследуемого дышать, вдыхая кислород из камеры, поскольку приближенное значение интенсивности основного обмена можно высчитать, исходя из объема потребления кислорода. Однако щитовидная железа вырабатывает определенные гормоны, управляющие интенсивностью обмена. В этих гормонах содержатся атомы йода, которые в составе белков крови переносятся от щитовидной железы к другим органам. После того как был разработан метод тестирования на «белково-связанный йод», долгий и не очень точный кислородный тест отошел в прошлое. Теперь стоит взять лишь каплю крови на анализ, и все становится ясно.

Заболевания почек, как и диабет, диагностировать легко лишь на последних стадиях. Необходимо было что-то придумать, чтобы облегчить раннюю диагностику. Главной функцией почек является фильтрация отходов из крови, а основным отходом организма является мочевина. Соответственно, несложно измерить концентрацию мочевины в крови, и если обнаруживается, что она выше нормы, то вполне вероятно, что почки потихоньку перестают справляться со своей работой.

Печень — это самая главная химическая фабрика в организме, и жизненно необходимо, чтобы она работала без перебоев. Но все производимые ею вещества распространяются по тканям организма только с потоками крови, так что по концентрации этих веществ в крови тоже можно установить, не возникло ли каких-либо проблем в работе печени. Возьмем, к примеру, желтуху — болезнь, при которой в крови сверх нормы увеличивается концентрация желто-зеленого пигмента билирубина. Причиной тому может быть проблема с красными кровяными тельцами, которые начинают слишком быстро распадаться, образовывая при этом большие количества билирубина. А может оказаться всему виной и печень, если она начнет вдруг вместо выделения билирубина в кишечник выделять его в кровь. Произведя два различных анализа на билирубин, биохимик сразу же увидит, где проблема — в крови или в печени.

Кровь — это открытая книга, но написана она чрезвычайно сложным языком. Биохимики могут выделить из крови каждое из многих десятков веществ, а по концентрации многих из них диагностировать некоторые заболевания. Так, повышение уровня белка серумамилазы может свидетельствовать о приближающемся панкреатите; повышение концентрации другого белка, алкалинфосфатазы, — о наступающем раке костей; а слишком большое количество кислой фосфатазы — о раке простаты. Превышение концентрации белка трансаминазы может указывать на проблемы с сердцем, а повышение уровня жирных веществ — на вероятность развития атеросклероза. Таких примеров можно привести десятки.

Нет ни одного теста, который четко указывал бы на одно конкретное заболевание, но каждый тест сужает поле поиска, и с помощью комбинации тестов его можно сузить вполне значительно. Врач получает ясное направление работы, и это тогда, когда еще ни один симптом не получил возможности развиться и когда еще очень высоки шансы на полное выздоровление больного или хотя бы на предотвращение дальнейшего прогресса болезни.

Что ждет нас в будущем? Есть все основания полагать, что ценность крови, как инструмента диагностики, будет только возрастать. После Второй мировой войны постоянно разрабатывались все новые и новые технологии, позволяющие анализировать все более сложные смеси со все большей точностью. С каждым годом мы все точнее можем разлагать кровь на составляющие.

Но далеко не любое отклонение от среднестатистических показателей является патологией. Взять хотя бы те же группы крови. Насколько известно, обладатель группы А так же нормален, как и обладатель группы В, способен прожить столько же и вести столь же здоровую жизнь. Но все же между ними налицо различие, которое нельзя не учитывать, например, при переливании крови.

Могут существовать и другие подобные отличия, не выходящие за пределы нормы, но тем не менее требующие учета.

Вот пример: одной из самых важных функций крови является снабжение различных клеток веществами, необходимыми для построения живой ткани. Основными из них являются двадцать два родственных между собой вещества, объединяемые под названием «аминокислоты». Они могут встречаться как самостоятельно, так и в составе огромных молекул — белков. Состав аминокислот в крови конкретного человека может иметь очень важное значение в лечебном процессе (см. главу 5).