Шон Кэрролл - Закон «джунглей»

• Название: Закон «джунглей»
• Автор: Шон Кэрролл
• Жанр: Научпоп
• Год: 2016
• ISBN: 978-5-496-02391-7

Как работает жизнь? Как природа знает, сколько зебр и львов должно жить в саванне или сколько рыб должно плавать в океане? Откуда наш организм знает, сколько эритроцитов должно быть в крови? Шон Кэрролл – американский биолог, ведущий специалист в области эво-дево – рассказывает нам невероятно интересную историю открытий. Сокровенные тайны природы – законы, которые управляют количеством клеток в наших телах, животных и растений в дикой природе. Самое удивительное в этих правилах то, что они похожи и подчиняются одной логике – логике жизни. Кэрролл рассказывает о том, как знания законов функционирования человеческого тела стимулировали появление лекарств и подводит нас к мысли, что настало время использовать законы «джунглей», чтобы исцелить нашу больную планету.

Смелый и вдохновляющий труд одного из самых знаменитых биологов и одаренных популяризаторов науки рассказывает про законы жизни во всех формах, проявлениях и масштабах. Прочитайте эту книгу, и ваш взгляд на мир изменится.

---

За образцовую военную службу Кеннона несколько раз повысили в звании. Всего за год и два месяца он дослужился от первого лейтенанта до капитана, затем до майора и наконец до подполковника. Англичане наградили его орденом Бани, а генерал Першинг, командующий американскими войсками в Европе, отметил за «исключительно положительную и выдающуюся службу в качестве специалиста по борьбе с шоком». Пышно отметив победу в Париже, в январе 1919 г. он отправился домой в США, где его ждали жена, дети и гарвардская лаборатория (рис. 1.3).

Рис. 1.3

Уолтер Б. Кеннон в военной форме

Снимок из семейного альбома. Архив Уолтера Брэдфорда Кеннона, 1873–1945, 1972–1974 (вкл.), 1881–1945 (несорт.) H MS c40. Публикуется с разрешения Гарвардской медицинской библиотеки, Медицинской библиотеки Френсиса А. Каунтвея, Бостон, штат Массачусетс

Мудрость тела

Служба во Франции произвела на Кеннона-физиолога неизгладимое впечатление. Именно этот опыт позволил ему получить предельно четкое представление о важнейших факторах, помогающих человеку выжить. Ученый анализировал этот опыт с учетом того, что знал о пищеварении, дыхании, сердцебиении, а также о реакции животных на стресс, и стремился понять, как организм может реагировать на раздражители, не утрачивая критически важных функций, причем в очень узких диапазонах.

Кеннон полагал, что многие процессы в нервной и эндокринной системе призваны сглаживать чрезмерные перепады и обеспечивать достаточную стабильность внутреннего состояния организма: температуру, кислотность, содержание воды, солей, кислорода. Он слишком хорошо знал, что выход за эти узкие рамки зачастую чреват тяжелой болезнью или даже смертью. Например, pH крови, то есть показатель ее кислотности, составляет около 7,4. При снижении pH крови до 6,95 наступает кома, следом – смерть, а при повышении до 7,7 начинаются конвульсии и судороги. Аналогично, уровень кальция составляет около 10 мг на 100 мл крови, и падение этого уровня в два раза смертельно.

В своих статьях и лекциях Кеннон начал говорить о врожденной «мудрости тела». «Наши тела приспособлены к эффективной саморегуляции, причем о некоторых ее механизмах стало известно лишь в последние несколько лет», – писал Кеннон. Одним из новейших прорывов в науке на тот момент было открытие роли инсулина при контроле уровня сахара в крови. Кеннон отмечал, что, когда после еды уровень сахара повышается, блуждающий нерв возбуждает поджелудочную железу, стимулируя выделение инсулина, благодаря которому в организме запасается избыточный сахар. Напротив, если уровень сахара падает, то другие нервы автономной системы возбуждают надпочечники, высвобождающие сахар из печени. Таким образом, говорил Кеннон, «организм автоматически ограничивает пределы, в которых может варьироваться уровень сахара в крови».

Кеннон подчеркивал, что большинство органов получают два вида нервных импульсов, которые, как правило, противоположны друг другу. В таком случае активность органа может повышаться или понижаться в зависимости от условий. Восхищенный способностью тела сглаживать такие перепады, Кеннон предложил новый термин, означающий стабильное состояние организма: гомеостаз («гомео» в переводе с греческого означает «подобный», а «стазис» – «неизменный»). Это было не какое-то возвышенное или абстрактное философское понятие; концепция Кеннона была прочно подкреплена физиологическими исследованиями, продолжавшимися три десятилетия. В принципе, гомеостаз – это регуляция. Иными словами, это существующие в организме физиологические процессы, назначение которых – регулировать состояние организма, удерживая его в конкретных пределах.

Сперва Кеннон развил эти идеи в научной литературе, а затем в научно-популярной книге под названием «Мудрость тела». Он несколькими способами доказал, что стабильность организма – это результат активной регуляции. Во-первых, он подчеркивал неизменность функций тела под действием самых разных раздражителей и в изменяющихся условиях, что указывает на наличие регулирующих механизмов, обеспечивающих такую стабильность. Во-вторых, он считал, что такая стабильность достигается благодаря особому фактору, противодействующему любым изменениям, положительным или отрицательным. В-третьих, указывал он, существуют веские доказательства, что множество взаимодействующих факторов могут проявляться параллельно или последовательно, чтобы поддерживать определенное состояние, например кислотно-щелочной баланс в крови. Наконец, в-четвертых, он полагал, что существование конкретного регулирующего фактора, действующего в определенном направлении, предполагает существование и противодействующего фактора, как на примере с уровнем сахара в крови.

Одним словом, Кеннон отстаивал точку зрения, что все в организме регулируется и что «регуляция организма – центральная проблема физиологии».

Гомеостаз стал фундаментальным понятием биологии и физиологии, так как его подкреплял корпус работ Кеннона по пищеварению, жажде, голоду, страху, боли, шоку, функционированию нервной и эндокринной системы, причем эти работы были написаны доступным и понятным стилем. Некоторые сравнивали гомеостаз с дарвиновским принципом естественного отбора, называя одной из веховых обобщающих идей в биологии.

Кеннон считал, что практические знания, основанные на идее гомеостаза, играют очень важную, положительную роль в медицине. Он прочитал доклад «Поводы для оптимизма при уходе за больными» бостонским врачам, впоследствии эта работа была опубликована в «Медицинском журнале Новой Англии». Свои мысли ученый излагал с присущей ему скромностью:

Удивительно, что вы, группа врачей, в ежедневной практике помогающие мужчинам и женщинам, просите меня, лабораторного затворника, выступить перед вами. Возможно, мое присутствие здесь требует некоторых объяснений с вашей стороны и извинений – с моей!.. Все, что я могу предложить как физиолог, – некоторые замечания, сделанные по результатам многолетних исследований, и размышления о таких свойствах организма… которые могут быть полезны в медицинской практике и дать повод для оптимизма.

Затем Кеннон подробно рассказал, что, когда некоторые факторы

…подталкивают организм в том или ином направлении, сразу же мобилизуются внутренние регуляторы, не позволяющие нарушениям зайти слишком далеко и возвращающие организм в его нормальное состояние. Обратите внимание: речь о таких процессах, которые мы (sic!) не контролируем сами. Такая коррекция происходит автоматически.

В контексте этих изумительных возможностей саморегуляции Кеннон спрашивал: «Если организм может в целом сам о себе позаботиться, в чем же тогда роль врача?»

Он объяснял, что медицинская помощь требуется, когда эти механизмы отказывают или начинают действовать неправильно. Ученый подчеркивал, как много новых лекарств, появившихся в распоряжении у врачей, – инсулин, тироксин, антитоксины – являются естественными компонентами систем саморегуляции организма. Соответственно, роль врача заключается в укреплении или восстановлении естественных гомеостатических механизмов тела. Кеннон полагал, что сила этих механизмов и растущие врачебные возможности их стимуляции дают повод для оптимизма в медицине.

Уолтер Б. Кеннон отстаивал идеи о том, что регуляция – центральный вопрос физиологии, а нарушение регуляции – основная проблема медицины. По стечению обстоятельств в то самое время, когда Кеннон высказывал эти эпохальные идеи, другой биолог пришел к выводу, что регуляция является основной проблемой природы в значительно более крупных масштабах.

Глава 2. Экономика природы

Изучение регуляции количества животных – это примерно половина всей экологии, хотя до сих пор данная проблема почти не исследовалась.

Чарльз Элтон (Charles Elton)

Это был не натиск, а блеф. Слон сделал всего несколько шагов – просто чтобы показать нам, кто из млекопитающих тут, на этой вершине холма, главный.

Когда наше сердцебиение успокоилось, а слон удалился вниз по склону, мы вылезли наружу, чтобы осмотреть следы ночного рейда. Повсюду лежали сломанные стволы, голые ветки, стоял крепкий запах помета (слоновьего, не нашего). Слоновьего помета всегда остается много: тридцатиметровый кишечник слона за день производит более 90 кг навоза, что соответствует дневному рациону примерно в 90 кг пищи и около 200 л воды.

Учитывая, что у слонов нет естественных врагов в природе, а также зная об их слоновьем аппетите, вы могли бы спросить: а почему Восточная Африка не кишит слонами или не выедена ими под корень? Может быть, потому, что африканские слоны – крупнейшие из всех сухопутных животных – размножаются очень медленно? Слонихи взрослеют после 10 лет, за всю жизнь приносят всего нескольких детенышей. Их беременность длится 22 месяца, и на свет появляется 250-килограммовый слоненок.