Алан Бёрдик - Куда летит время. Увлекательное исследование о природе времени

• Название: Куда летит время. Увлекательное исследование о природе времени
• Автор: Алан Бёрдик
• Жанр: Философия

Что такое время? К нему мы постоянно обращаемся, на него оглядываемся, о нем думаем, его катастрофически не хватает. А откуда оно взялось и куда летит? Алан Бердик, известный американский писатель и постоянный автор журнала The New Yorker, в остроумной и изящной форме, опираясь на научные исследования, пытается ответить на этот вопрос. Вместе с автором вы найдете двадцать пятый час, потеряетесь во времени, заставите время идти назад. И уж точно не пожалеете о потраченных часах на чтение этой удивительной книги.

---

Вместе с тем солнечный свет в качестве движущей силы отбора отрезает оба пути: по возможности его лучше избегать и утилизировать. Ультрафиолетовое излучение может вызвать тяжелые повреждения ДНК; геном наиболее уязвим во время деления клетки, когда ДНК распаковывается перед дупликацией. Около четырех миллиардов лет назад воздействие ультрафиолетового излучения было особенно пагубным, поскольку поверхность Земли еще не была защищена слоем озона (O3), который предохраняет все живое от самых вредоносных лучей в наше время. Цианобактерии, которым приписывается главная заслуга в насыщении атмосферы кислородом и создании озонового слоя, на что ушло не менее миллиарда лет, тогда оказались в самом невыигрышном положении. Не имея жгутиков, они были лишены способности к активным передвижениям и не могли укрыться от палящего солнца в сумерках толщи воды. Как же они размножались, не выставляя под жесткие ультрафиолетовые лучи самые деликатные органы?

Возможно, цианобактерий выручали биологические часы: сверяясь с ними, микроорганизм выбирал для деления клетки самое безопасное время суток. На основании данного предположения биологи выдвинули гипотезу избегания света, объясняющую, как цианобактериям удавалось размножаться в неблагоприятных условиях. Хотя со стороны может показаться, что клетки цианобактерии в присутствии света делятся безостановочно, так как для клеточных делений требуется солнечная энергия, но у них могут действовать временные ограничения размножения. В ходе полевых исследований трех микробиоценозов, два из которых составляли водоросли, а третий был представлен цианобактериями одного вида, было установлено, что фотосинтетическая активность во всех трех микробиоценозах продолжалась весь день, однако между тремя часами дня и шестью часами вечера прекращался синтез ДНК. Затем фотосинтез возобновлялся и не прерывался до самого заката. Таким образом, клеточные структуры, наиболее восприимчивые к ультрафиолету, в середине дня почивают в тени.

Не исключено, что у современных растительных и животных клеток сохранилась реликтовая память о пройденных путях эволюции в лице специализированных белков, которые называются криптохромами. Криптохромы восприимчивы к излучениям синего и ультрафиолетового спектра и входят в состав внутреннего часового механизма растений и животных, помогая организму синхронизироваться с естественным суточным циклом. Прослеживается выраженное сходство строения белковых молекул со структурой фермента ДНК-фотолиазы, который использует энергию синих лучей для репарации участков ДНК, поврежденных ультрафиолетовым излучением. Некоторые биологи полагают, что функции ДНК-фотолиазы могли изменяться в ходе эволюции. Возможно, бывшие инструменты ремонта клеточных структур, пострадавших от ультрафиолета, скооперировались между собой и образовали эндогенные часы, в которых они уже в качестве криптохромов выдвинулись на руководящие позиции и сейчас помогают организму уклоняться от повреждающего действия солнца. Так рядовой санитар превратился в эксперта по мирному урегулированию конфликтов.

Если приверженцы теории избегания света правы, тогда внутренние часы оказались первым в мире профилактическим средством, реализовавшим на практике идею безопасного секса. Организмы, способные прогнозировать наступление пиков солнечной активности и воздерживаться от воспроизводства в самые опасные часы, получали вознаграждение, продолжая себя в новых поколениях, тогда как особи, которые не умели рассчитывать время либо не располагали подходящим инструментарием, лишались возможности передать свои гены потомкам. Вопрос жизни и смерти всегда стоял убийственно прямо, по-мальтузиански. Глядя на пруд возле моего офиса, я не вижу перед собой разверзнутой пропасти беззакония, кишащей смертоубийствами и беспорядочным сексом, хотя в общем-то полагаю, что именно так он и выглядит в действительности. Тем не менее, какой бы отвратительной ни казалась тина, создаваемая цианобактериями, мы все равно перед ними в долгу – за прожитое время суток.

* * *

14 февраля 1972 года Мишель Сифр приступает ко второму эксперименту по депривации времени, который оказался главным в его научной биографии и самым продолжительным в истории человечества. В этот раз его единоличная подземная лаборатория, финансируемая НАСА, развернулась в пещере Миднайт-Кейв возле Дель-Рио в штате Техас. На деревянной платформе установлена большая нейлоновая палатка, внутри которой находятся кровать, стол, стул, разнообразные приборы для проведения научно-исследовательских работ, морозильные установки с продуктами и семьсот восемьдесят один баллон с водой емкостью один галлон[8] каждый. Календарей и часов нет, как и в прошлый раз. Сифр улыбается в объективы новостных телекамер, целует новую невесту, обнимает мать и спускается в вертикальную шахту глубиной около тридцати метров, ведущую к месту уединения. Если все пойдет как задумано, он проведет более шести месяцев в абсолютной изоляции и не покинет пещеру раньше сентября. «Кромешная темнота и всеобъемлющее безмолвие», – описывал Сифр свои первые впечатления от подземелья.

Находясь в пещере, Сифр отсчитывает дни по циклам бодрствования: от пробуждения к пробуждению. Утренние часы полны забот: пробудившись ото сна, ученый созванивается с другими членами исследовательской группы, которые остались на поверхности земли, и они включают электрическое освещение, установленное в пещере. Далее Сифр измеряет кровяное давление, проезжает три мили[9] на стационарном велотренажере и выбивает пять серий мишеней из пневматического ружья. Затем он прикрепляет электроды к грудной клетке и голове, регистрируя частоту сердечных сокращений и биотоков мозга, характеризующих природу сна, затем с помощью ректального датчика измеряет температуру тела. Во время бритья он сохраняет несколько волосков усов для исследований на предмет изменений гормонального фона. А еще он подметает пол. Скалы, окружающие его, рассыпаются в прах, оседающий повсюду, пыль смешивается с высохшим пометом колонии летучих мышей, ранее населявших пещеру. Когда поднимаются клубы пыли, он старается задерживать дыхание.

Сифра интересует, что происходит с организмом человека, изолированного от времени на длительный срок. В работах Юргена Ашоффа и других исследователей указано, что некоторые люди, проведя в условиях изоляции месяц и более, переходят к суточному ритму длительностью сорок восемь часов, затрачивая на сон и бодрствование почти вдвое больше времени по сравнению с людьми, живущими в обычном ритме. Дает ли такой распорядок дня какие-то преимущества членам экипажей космических кораблей или атомных субмарин? Вскоре бесконечная череда измерений, наложения и снятия электродов, введения датчиков и отбора волосков усов для анализов начинает тяготить Сифра. Еще не миновал первый месяц эксперимента, а его проигрыватель, главный источник свежих впечатлений, уже вышел из строя. «Теперь у меня есть только книги», – отмечает Сифр в дневниковых записях. На стенах пещеры расползается плесень, ею покрываются даже циферблаты исследовательского оборудования.

ПОСКОЛЬКУ КОЛЕБАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА ПОДЧИНЕНЫ ЦИРКАДНЫМ РИТМАМ, МАКСИМАЛЬНАЯ ВЕРОЯТНОСТЬ ПРОБУЖДЕНИЯ ОТ ДОЛГОГО СНА НАБЛЮДАЕТСЯ В ПРЕДРАССВЕТНЫЕ ЧАСЫ

Впоследствии результаты тестов и измерений покажут, что в течение первых пяти недель в подземелье циркадные ритмы чередования сна и бодрствования Сифра укладывались в двадцать шесть часов. Колебания температуры его тела следовали двадцатишестичасовому циклу, и сам он спал и бодрствовал по тому же графику, хотя и не отдавал себе в этом отчета, но при этом каждый день пробуждался на два часа позже, чем в прошлый раз, а потом спал треть от того времени, которое проводил в состоянии бодрствования. Как и в пещере Скарассон, он выбился из суточного графика и жил в соответствии с идеалом Руссо, исключительно по внутреннему распорядку, не завися ни от солнечного света, ни от общественных норм.

На тридцать седьмой день пребывания под землей (по подсчетам Сифра, это был тридцатый день) случилось непредвиденное: циклы колебаний температуры тела окончательно размежевались с циклом сна и бодрствования, который к тому времени уже был оторван от продолжительности светового дня, о чем сам Сифр даже не догадывался. Теперь он остается на ногах намного дольше, чем обычно, а потом отсыпается в течение пятнадцати часов, затрачивая на сон вдвое больше своей привычной нормы. Потом его график расшатывается еще сильнее: периодически он возвращается к двадцатишестичасовому циклу, иногда цикл продлевается до 40–50 часов. Тем временем колебания температуры тела по-прежнему придерживаются двадцатишестичасового цикла. При этом сам Сифр даже не подозревает о том, какие перемены происходят с его телом.