З чого складається людина?
Побудувати людину можна із 59 хімічних елементів. Шість із них — вуглець, кисень, водень, азот, кальцій та фосфор — становлять 99,1% людського організму. Інші необхідні елементи потрібні нам у невеликих кількостях. Наприклад, нам не обійтися без 20 атомів кобальту та 30 атомів хрому на приблизно кожен мільйон атомів решти. Якщо взяти будь-яку клітину людського тіла, то виявиться, що вона містить, серед іншого, щонайменше мільйона атомів селену. Донедавна вчені не мали поняття, навіщо він нам потрібний. Тепер ми знаємо, що селен виробляє два життєво важливі ензими, брак яких викликає підвищений тиск, артрит, анемію та деякі види раку. Однак якщо селену виявиться в організмі більше, ніж потрібно, він може пошкодити печінку.
Найдивовижніше в людині — те, що вона складається з безлічі інертних і безмозких компонентів, які чудово складаються в незліченні системи та структури, що разом виробляють унікальний стан під назвою життя.
Наука до сьогодні важко сказати, де саме починається життя. Усі згодні, що базовий елемент всього живого – клітина. Клітину заповнено рибосомами, ДНК, РНК, мітохондріями, окремо вони неживі, проте всі разом породжують життя. Серце клітини – її ядро, в якому знаходиться ДНК. ДНК є інструкцією з будівництва окремої людини. Ланцюжок ДНК поділено на хромосоми та гени. Молекула ДНК неймовірно стійка, і її можна буде знайти та ідентифікувати через тисячу років.
Гени забезпечують утворення протеїнів у нашому організмі. Одні протеїни прискорюють хімічні реакції та називаються ензимами. Інші переміщують хімічні елементи та називаються гормонами. Треті атакують патогени та називаються антитілами. Ніхто точно не знає скільки типів протеїнів існує в нашому тілі. Передбачається, що їх може бути від кількох сотень тисяч до мільйона чи більше.
Парадокс генетики полягає в тому, що 99,9% ДНК всіх людей ідентичні, однак у світі немає двох однакових людей. Можна знайти від 3 до 4 млн відмінностей ДНК однієї людини від ДНК іншої, що становить крихітну частину від цілого, але цього достатньо, щоб ці дві людини були абсолютно не схожі одна на одну.
Наше тіло часто порівнюють з механізмом, але воно незрівнянно краще. Воно працює 24 години на добу протягом багатьох десятиліть, не потребує регулярного ремонту чи заміни запчастин, функціонує на воді та кількох органічних елементах; воно м’яке та симпатичне, рухоме та гнучке, із задоволенням розмножується, вміє жартувати та співчувати. Яка машина здатна на все це?
У нашому тілі дружно співпрацюють приблизно 37200000000000 клітин. Згідно з Міжнародною статистичною класифікацією захворювань та проблем зі здоров’ям, складеною Всесвітньою організацією охорони здоров’я, існує близько 8 тисяч причин, через які ми можемо померти. Однак завдяки захисним функціям нашого тіла більшість із нас успішно уникає цієї долі.
Голова
Жодна інша частина тіла не виявлялася об’єктом такої кількості помилкових теорій і не чинила опір так завзято науковому пізнанню, як голова. Наприклад, псевдонаука френологія намагалася визначати розумові здібності та риси характеру за особливостями будови черепа, а італійський психіатр Чезаре Ломброзо розвинув теорію кримінальної антропології, в силу якої про кримінальні схильності людини потрібно було судити, наприклад, за сильною похилістю його чола або гострої форми.
Найшанованішим знавцем людського черепа в XIX столітті вважався англійський лікар Барнард Девіс. Він опублікував кілька монографій про будову черепа і прославився настільки, що люди з усього світу заповідали йому на дослідження свої черепа після смерті. Його колекція налічувала 1540 черепів. Головною метою досліджень Девіса було довести, що інтелект і моральні гідності людини залежали від його раси і класового походження.
Першим, хто перевів вивчення голови на наукові рейки, був Чарлз Дарвін. Досліджуючи різноманіття емоцій, що відображаються на обличчі людини, Дарвін дійшов висновку, що всі люди, незалежно від їхньої раси, мають загальне походження. 1872 року це була революційна ідея.
Голова – це осередок почуттів: смаку, нюху, зору та слуху. Будова ока є безумовним дивом. Розмір очного яблука у шість разів перевищує розмір ока, який ми бачимо у очниці. Око складається з багатьох елементів, які, по суті, є фотокамерою. Кришталик і рогівка «схоплюють» зображення і проектують його на сітківку, де фоторецептори конвертують його в електричні сигнали, які за зоровим нервом надходять у мозок. Частина ока, де знаходиться найбільша кількість фоторецепторів, тобто саме та частина, яка, власне, бачить, називається фовеа, і більшість із нас про неї ніколи не чули.
Щоб наше око безперебійно працювало, ми постійно зрошуємо його сльозами. Сльози допомагають руху повік, згладжують крихітні нерівності на поверхні очного яблука (і наш зір залишається сфокусованим) і захищають очі від мікробів. Ми виробляємо приблизно 150-250 грамів сліз на день. Сльози бувають трьох типів — базальні (ті, що є мастилом для ока), рефлексивні (від цибулі чи диму) і емоційні. Сльози від надлишку емоцій є однією з таємниць природи. З еволюційної точки зору сльози від горя, радості чи гордості не приносять нам жодної фізіологічної користі.
Якщо зір і слух – постійні об’єкти наукових досліджень, то про почуття нюху ми знаємо набагато менше. Коли ми принюхуємося, молекули з повітря надходять у носовий прохід і вступають у контакт із нервовими клітинами, що містять 350–400 рецепторів запаху. Коли певна молекула активує відповідний рецептор, мозок отримує сигнал, що інтерпретується як запах. Довгий час вважалося, що людина може розрізнити приблизно 10 тисяч запахів. Наразі серед учених є думка, що кількість запахів можна збільшити до трильйона.
Цікаво, що нюх – єдине з п’яти базових почуттів, яке не опосередковується гіпоталамусом; інформація надходить безпосередньо в нюхову кору мозку, розташовану поруч із гіпокампом, де, зокрема, відбувається формування пам’яті. Тому, вважають деякі нейробіологи, запахи можуть викликати дуже сильні спогади. Нюх неймовірно індивідуальний. Хоча у кожної людини однакова кількість нюхових рецепторів, лише половина з них властива нам усім. Тому для кожного із нас світ пахне по-різному.
Мозок
Найдивовижніша, найчудовіша і найскладніша річ у всьому Всесвіті знаходиться у нас в голові. Людський мозок складається з води, жирів і протеїну, і взаємодія між цими приземленими субстанціями дозволяє нам мислити, мати спогади, захоплюватися прекрасним, заводити друзів тощо. Мозок перебуває у темряві та тиші, як в’язень у в’язниці. Для нього світ існує у вигляді електричних сигналів на зразок абетки Морзе. З цієї нейтральної інформації мозок створює нам яскравий, чуттєвий, тривимірний світ.
Підраховано, що людський мозок містить 200 ексабайтів (один ексабайт дорівнює 10 18 байти) інформації, що приблизно відповідає всьому цифровому контенту у світі. Мозок споживає приблизно 20% нашої енергії, тобто близько 400 калорій на день, які він використовує рівномірно незалежно від того, наскільки зайнятий.
Цікаво, що з погляду еволюції мозок багато в чому є надмірністю. Людині, щоб вижити, зовсім не потрібні здібності складати музику чи вивчати філософію.
Враховуючи, як довго мозок був предметом ретельних досліджень вчених, дивно, наскільки елементарних питань у нас досі немає узгодженої відповіді. Наприклад, мислення — наш чудовий талант, проте у фізіологічному сенсі ми так і не знаємо, як формується думка. Або що собою являє свідомість? Або, наприклад, пам’ять — ми не розуміємо, чому пам’ятаємо одні факти чи події та забуваємо про інші.
Коли ми щось бачимо, лише 10% інформації про це надходить через зоровий нерв, решта складової зору — це надання сенсу отриманої інформації. Приблизно п’ята частина секунди потрібна для того, щоб інформація дійшла до мозку і була оброблена ним. Якщо потрібна моментальна реакція — щоб відскочити від автомобіля, що насувається, або ухилитися від удару, одна п’ята секунди стає цілком відчутною. Щоб подолати це відставання, мозок у кожний момент часу передбачає події і повідомляє нам, яким буде світ навколо нас через одну п’яту секунди. Це означає, що ми живемо у світі, час якого ще не настав.
Схожим чином мозок «виробляє» всі компоненти, що становлять наші почуття. Адже відомо, що фотони світла безбарвні, звукові хвилі беззвучні, а молекули пахучої речовини не мають запаху. Все багатство та різноманітність життя створюється у нас у голові. Ми бачимо не те, що є насправді, а те, що нам каже мозок.
Несподіваним фактом для вчених виявилося, що за останні 10–12 тисяч років людський мозок зменшився у розмірі з 1500 до 1350 см3 . Пояснити це явище непросто, тим більше, що це сталося в усьому світі одночасно, начебто всі змовилися. Превалює думка, що мозок людини став більш ефективним, приблизно так, як мобільний телефон поступово зменшувався у розмірі, одночасно виконуючи більше функцій.
Серце та кровообіг
Серце — цілеспрямований орган у нашому тілі. У нього одне завдання, з яким воно справляється чудово: битися. Серце б’ється приблизно 100 тисяч разів на день, проштовхуючи кров через тіло. Сила поштовху серцевого м’яза така, що, якщо розсікти аорту, струмінь крові бризне вгору на три метри. Щогодини серце прокачує приблизно 300 літрів крові. З таким безжальним ритмом безперебійної роботи дивно, що серце служить нам стільки років.
Найбільша кількість крові, що прокачується через серце, забирають нирки – 20%, мозок забирає 15%. Кругообіг крові на нашому тілі займає 50 секунд.
Медицина досягла великих успіхів у лікуванні серцево-судинних захворювань. Смертність від хвороб серця знизилася з 600 чоловік на 100 тисяч населення у 1950 році до 168 осіб на 100 тисяч населення на сьогоднішній момент. Але серцеві захворювання, як і раніше, основна причина смерті. У США витрачають близько $300 млрд. на рік на лікування серцево-судинних захворювань.
Хвороби серця поводяться підло і залишаються непередбачуваними. Приблизно в чверті випадків загибелі від зупинки серця людина вперше дізнається про те, що має проблему з серцем, у момент смертельного інфаркту. Більш ніж у половині випадків інфаркт відбувається у людей здорових та в добрій формі, які не п’ють і не курять, не мають надмірної ваги, хронічно підвищеного тиску або високого рівня холестерину в крові. Здоровий спосіб життя не гарантує, що у вас не буде захворювань серця, він тільки підвищує шанси залишитися здоровим.
Жодна область медицини не відчувала такого бурхливого та успішного розвитку, як кардіологія. Завдяки операціям на серці з’явилися кардіостимулятори, що дозволяють боротися з аритмією, і коронарне шунтування, здатне відновити рух крові в обхід хворої судини. На початку 1980-х років хірурги навчилися успішно пересаджувати серце. Сьогодні у світі здійснюється 4–5 тисяч пересадок серця на рік, після яких пацієнти мешкають у середньому 15 років. Найбільш довгоживучим пацієнтом був Джон Маккаферті, який прожив з пересадженим серцем 33 роки.
У нашому скромному тілі заховано приблизно 40 тисяч кілометрів кровоносних судин, переважно у вигляді крихітних капілярів. Кров не тільки доставляє кисень у клітини нашого організму, а й транспортує гормони та інші важливі хімічні елементи, забирає відходи, вистежує та вбиває патогени, сигналізує про емоції (коли ми червоніємо від сорому чи від гніву), допомагає регулювати температуру тіла та сприяє чоловічій ері. . За деякими підрахунками, крапля крові містить 4 тисячі різних молекул і насичена різноманітною інформацією. Саме тому аналіз крові такий важливий для оцінки стану нашого здоров’я.
Завдяки відкриттю на початку XX століття чотирьох груп крові та розуміння сумісності цих груп переливання крові стало успішним інструментом лікування. Проте кров — це жива тканина, як будь-який інший орган. Варто її відокремити від тіла, і вона починає деградувати, що створює нові проблеми. Ніхто точно не знає скільки часу можна зберігати кров. Відповідно до закону США кров можна зберігати для переливання 42 дні (термін життя еритроцитів), але насправді її варто використовувати протягом двох з половиною тижнів. Більше того, лікарі виявили, що навіть перелита свіжа кров ускладнює роботу крові реципієнта.
У всьому світі 2,5 млн людей помирають щороку від втрати крові. Багатьох із них можна було б урятувати, якби була можливість для швидкого та безпечного переливання. Понад 50 років вчені намагаються синтезувати штучну кров, але, незважаючи на витрачені мільйони доларів, до успіху ще далеко. Вражає, що вся наука світу не в змозі відтворити те, що наш організм виробляє мільйон разів на секунду.
Шкіра
Шкіра – найбільший орган і багатогранний. Вона пом’якшує удари, дарує нам відчуття дотику, виробляє меланін, що захищає нас від сонячного проміння, дозволяє нам бути красивими, оберігає нас.
Зовнішня поверхня шкіри (епідерміс) повністю складається з мертвих клітин, які заміщуються щомісяця. Ми постійно відлущуємо лусочки шкіри – близько мільйона на годину. В результаті ми виробляємо приблизно півкіло пилу на рік.
Під епідермісом знаходиться дерма, де зосереджені кров’яні та лімфатичні судини, нервові тканини, коріння волосся, потові та сальні залози, а також рецептори, що дозволяють відчувати тепло сонця, відсмикувати руку від гарячої сковорідки, відрізняти тиск від вібрації та отримувати задоволення від занять сексом.
Цікаво, що при дотику мозок повідомляє нам не про те, що ми відчуваємо, а про те, що ми повинні відчувати. Тому, наприклад, дотик коханого приносить радість, а такий же дотик незнайомця — огид і обурення. З цієї причини ми не можемо самі себе лоскотати.
Колір шкіри, через який людей поневолили, ненавиділи, лінчували, позбавляли громадянських прав протягом століть, визначається набором пігментів, головний з яких меланін. Меланін не тільки впливає на колір шкіри, а й забарвлює пір’я птахів, наше волосся на голові та чорнило кальмарів, а також надає світіння луски риб. З віком виробництво меланіну знижується, тому волосся втрачає колір і стає сивим.
Mеланін – натуральний захист від сонця, він виробляється в клітинах, які називають меланоцитами. У будь-якої людини, незалежно від її раси, однакова кількість меланоцитів, різниця полягає у кількості виробленого меланіну.
Сонячне світло сприяє виробленню вітаміну D, який необхідний для здорових зубів, кісток та імунної системи. Коли люди перейшли до осілого способу життя, стали освоювати північні території, то світліша шкіра стала перевагою, тому що дозволяла синтезувати більше вітаміну D. З іншого боку, надмірна дія сонячних променів може спричинити рак шкіри. Протягом історії людства люди реагували на різну інтенсивність сонячних променів у різних широтах шляхом варіювання кольору шкіри. Колір шкіри змінювався протягом щонайменше 60 тисяч років.
Ніхто не знає, який еволюційний імператив призвів до появи різноманітних візерунків на кінчиках наших пальців. На Заході унікальність відбитків пальців була вперше виявлена в XIX столітті чеським ученим Яном Пуркіньє. А в Китаї та Японії це відкриття було зроблено більш ніж на тисячу років раніше. Протягом століть японські майстри кераміки для ідентифікації своїх робіт прикладали палець до вологої глини.
Завдяки вмінню потіти людина стала такою, якою ми є зараз. Наприклад, у шимпанзе наполовину менше потових залоз, ніж у людини. Тому вони набагато гірше справляються зі спекою, ніж людина. Виділення рідкої рідини на голу шкіру, яка в міру випаровування охолоджує тіло, перетворює людину на якийсь ходячий кондиціонер. Вміння протистояти спеці за рахунок виділення поту дозволило значно збільшитися в розмірі людського мозку — найчутливішого до спеки органу.
Піт складається на 99,5% із води. Решта – сіль та інші хімічні речовини. У спеку ми можемо разом з потом втратити сіль в об’ємі трьох чайних ложок. Вміст солі в організмі потрібно відновлювати так само, як вміст води.
Потіння активується виділенням адреналіну. Тому ми потіємо, коли у стані стресу. Цікаво, що долоні не потіють при фізичному навантаженні чи від спеки, але стають мокрими від стресу. Детектор брехні вимірює ступінь виділення поту під час емоційного стресу.
Скелет
Архітектура людського тіла, тобто пристрій скелета, дозволяє нам бути одночасно жорсткими та гнучкими, стійкими та здатними нахилятися та повертатися. Якщо порівняти незграбні рухи робота з рухливістю трирічної дитини, то відразу стане зрозуміло, яким чудовим досягненням інжинірингу є людина.
Наші кістки не тільки підтримують нас у вертикальному положенні, а й генерують клітини крові, запасають хімічні елементи, передають звук (у середньому вусі) і, як нещодавно було відкрито, виробляють гормон остеокальцину. Цей гормон бере участь у виконанні важливих функцій організму: від регулювання рівня глюкози до збільшення чоловічої плодючості, від впливу настрою до поліпшення роботи пам’яті. Виявлення остеокальцину дозволило пояснити, чому фізичні вправи допомагають запобігти хворобі Альцгеймера: спортивне навантаження зміцнює кістки, а міцніші кістки виробляють більше остеокальцину.
Кістки складаються з живої тканини і від регулярного навантаження можуть рости так само, як і м’язи. Наприклад, кістка в руці, що подає, видатного тенісиста Рафаела Надала на 30% товщі, ніж кістка в його іншій руці.
Скелет — це лише частина інфраструктури, яка дозволяє нам рухатися. Крім кісток нам потрібні м’язи, сухожилля, зв’язки та хрящі. Більшість нашого тіла складається з м’язів, яких у нас налічується 600. Як правило, ми згадуємо про існування м’язів, коли вони болять. Однак вони працюють на нас постійно і непомітно: коли ми морщимо губи, моргаємо або рухаємо їжу шлунково-кишковим трактом.
Наприклад, 12 м’язів здійснюють ковзання ока при читанні, 10 м’язів залучаються до роботи, коли ми згинаємо великий палець. Щоденна підтримка м’язової маси з’їдає близько 40% нашої енергії у стані спокою та набагато більше, коли ми активні. Оскільки “зміст” м’язів обходиться нам так дорого, ми в першу чергу готові розлучитися з м’язовим тонусом, якщо м’язами активно не користуємося. Так, астронавти, перебуваючи у космосі, втрачають до 20% м’язової маси за 5-10 днів.
Уславлений шотландський хірург і анатом XIX століття сер Чарлз Белл назвав руку найдосконалішою частиною тіла. У кожній руці злагоджено і точно працюють 29 кісточок, 17 м’язів, 45 нервів та 123 зв’язки.
Цікаво, що розвиток цивілізації зобов’язаний трьом маленьким м’язам великого пальця, які не знайдені в жодному іншому ссавці, включаючи шимпанзе. Саме вони дозволили людині опанувати та користуватися робочим інструментом з необхідною впевненістю та точністю. Якби не ці три м’язи, людина в кращому разі, як і раніше, володіла б ціпком.
Дихання
Безшумно, бездумно і безперебійно, уві сні та пильнування, ми вдихаємо і видихаємо приблизно 20 тисяч разів на день, переробляючи при цьому близько 18 тисяч літрів повітря. Звичайний міський житель вдихає за день близько 20 млрд сторонніх частинок — пилу, пилку, грибкових суперечок та промислових забруднювачів повітря. Більшість цієї погані шкідлива для здоров’я, але наш організм, як правило, захищає нас від неї. Якщо шкідлива частка виявляється великого розміру, ми її негайно вичхнемо або викашляємо. Дрібніші частинки застряють у слизовій оболонці носа або мільйони крихітних вій, якими вистелені бронхи, виганяють непроханих гостей назад у горло, звідки вони потрапляють у шлунок і розчиняються там кислотою.
Легкі важать трохи більше за кілограм, складаються з приблизно 100 кв. м легеневої тканини та 2,4 км дихальних шляхів. Заслуговує на захоплення, як цей великий дихальний апарат, що забезпечує киснем мільярди клітин нашого організму, витончено «упакований» усередині нашої грудної клітини.
Зважаючи на складність процесу дихання, не дивно, що легені можуть завдавати нам чимало проблем. Найтаємничіша з них – астма. На початку ХХ століття астма була рідкісним та маловивченим захворюванням. Зараз астма широко поширена і, як і раніше, мало вивчена. Приблизно 300 млн людей страждають на астму по всьому світу. Цікаво, що в китайському індустріальному місті Гуанчжоу, де повітря сильно забруднене, рівень захворюваності на астму становить 3%, тоді як у сусідньому Гонконгу, місті без важкої індустрії та з відносно чистим повітрям, — 15%. Пояснення цього феномену поки що немає.
У США з 1980 по 2000 рік кількість захворювань на астму подвоїлася, а кількість госпіталізацій потроїлася, це говорить про те, що захворювання стало набувати більш важкої форми. Аналогічне зростання спостерігається у всіх розвинених країнах. Є щось у західному стилі життя, що сприяє виникненню астми. Згідно з однією з теорій, сучасні діти, як ніколи, проводять багато часу вдома, сидячи біля телевізора. Вони, виявляється, дихають не так, як діти, які грають у рухливі ігри, і навіть не так, як діти, що сидять та читають. Ось ця відмінність у диханні, ймовірно, може викликати розвиток астми. Але звідки береться астма, напевно, не знає ніхто.
Хімія всередині нас
Гормони можна порівняти з кур’єрами, які доставляють хімічні елементи до різних куточків нашого організму. Їх можна грубо визначити як речовину, що виділяється в одній частині тіла і надає дію в іншому місці. Деякі гормони є протеїнами, інші – стероїдами, треті відносяться до групи амінів. Наше розуміння гормонів далеке від досконалості, і вчені продовжують відкривати нові гормони. Якщо 1958 року було відомо лише 20 гормонів, то зараз ми знаємо вже близько сотні.
Гормони виробляються ендокринними залозами: щитовидною залозою, гіпофізом, вилочковою залозою, яєчниками (у жінок) та яєчками (у чоловіків), підшлунковою залозою. Ці залози розкидані по всьому тілу, але тісно співпрацюють. Як правило, ендокринні залози невеликого розміру, але мають величезний вплив на наш настрій та благополуччя. Наприклад, гіпофіз, розміром всього з квасоліну, захований у глибині мозку, виробляє гормон росту, кортизол (гормон, що відповідає за активність), естроген і тестостерон, окситоцин (гормон довіри та прихильності), адреналін та багато іншого. При фізичному навантаженні гіпофіз передає в кров ендорфіни (гормони радості), ті ж речовини, що виділяються при поглинанні їжі або занятті сексом.
Велике зрушення в ендокринології відбулося 1995 року, коли вчені відкрили новий гормон — лептин , який виробляється не ендокринною залозою, а жировими клітинами. Цей гормон викликав величезну цікавість, тому що, як з’ясувалося, він контролює наш апетит. Якби лептин повністю був відсутній у людині, ми б їли без зупинки, оскільки наш організм був би впевнений, що ми голодуємо. Завдяки лептину наш мозок знає, коли в організмі утворилися достатні запаси енергії, щоб, наприклад, завагітніти або почати статеве дозрівання. За часів Генріха VIII статева зрілість наступала приблизно 16–17 років. Зараз, завдяки кращому харчування, вона настає приблизно в 11 років.
Але створити чарівні ліки, які б допомагали людям контролювати вагу, не вдалося. Апетит, крім лептину, залежить від дії щитовидної залози, генетики, культурного середовища, настрою, сили волі, часу дня та доступності їжі. Ще ніхто не зміг придумати, як усе це запакувати в одну таблетку.
Один і той самий гормон виконує різні функції в організмі. Наприклад, гормон окситоцин, окрім розвитку прихильності та ніжності, допомагає впізнавати обличчя та вловлювати настрій оточуючих, він скорочує матку при пологах та викликає появу молока у породіллі. Вченим важко розбиратися в складному хімічному складі гормонів і тим більше намагатися коригувати їхню дію, оскільки спроба вплинути на одну функцію гормону може негативно позначитися на інших його функціях.
Головною хімічною лабораторією всередині нас є печінка. Якщо вона раптом відмовить, ми не проживемо й кількох годин. Серед її численних обов’язків – виробництво гормонів, протеїнів та жовчі. Вона знешкоджує токсини, видаляє мертві червоні кров’яні тільця, зберігає та засвоює вітаміни, перетворює жири та протеїни на вуглеводи та керує вмістом глюкози та глікогену в крові. Загалом печінка здійснює близько 500 процесів, пов’язаних з обміном речовин. Найдивовижніша властивість печінки — її здатність до регенерації. Якщо видалити частину печінки, через кілька тижнів вона відновиться до колишнього розміру. Однак її опірність не нескінченна, і вона може бути схильна до більш ніж 100 серйозних захворювань.
Наш мікросвіт
Ми гості на планеті, заселеній мікробами. Ми їм не потрібні, але людство без них не обійдеться. Наприклад, повітря, яким ми дихаємо, складається на 80% з азоту, який, щоб засвоїтися, повинен перетворитися на аміак. І це роблять бактерії, що живуть у нас. У нашому тілі живуть трильйони крихітних істот, які допомагають засвоювати їжу. Людина виробляє 20 травних ферментів, а бактерії – понад 10 тисяч. Якби не вони, наше харчування було б набагато менш продуктивним.
За пристрасного поцілунку партнери передають один одному до мільярда бактерій. На наше щастя більшість мікроорганізмів живе всередині нас цілком мирно, і тільки крихітна їх частина робить нас хворими. З мільйона мікробів, які були ідентифіковані на сьогодні, лише 1415 мікроорганізмів відповідають за третину смертей на планеті.
З винаходом пеніциліну та інших антибіотиків людство знайшло спосіб боротися із захворюваннями, що породжуються бактеріями. Однак чим частіше мікроби стикаються з антибіотиками, тим краще їм виходить розвивати захисні механізми. Так, пеніцилін, наприклад, не має жодного впливу на багато інфекційних захворювань. Смертність від бактеріальних інфекцій постійно зростає і досягла рівня, який існував 40 років тому.
До 1950-х років бактерія стафілокока перестала піддаватися дії пеніциліну. Незабаром з’явився новий антибіотик метициліну, який успішно справлявся з інфекцією. Але лише через два роки у двох хворих було виявлено новий штам стафілокока, резистентний до метициліну. Цей різновид стафілокока (MSRA) швидко поширився по Європі та США. В даний час MSRA вбиває приблизно 700 тисяч людей на рік по всьому світу. Нам знайомі бактерії, які виявляють опір будь-яким відомим лікам. У зв’язку з цим багато лікарів висловлюють побоювання, що вони не зможуть проводити стандартні планові операції через ризик зараження пацієнта на інфекційне захворювання.
На жаль, фармацевтичним компаніям економічно недоцільно працювати над винаходом нових, дієвіших антибіотиків. Пацієнт приймає антибіотик максимум протягом тижня чи двох. Набагато вигідніше розробляти нові статини чи антидепресанти, на які людина підсідає на все життя. Приймаючи антибіотики, варто пам’ятати, що залп антибіотиків вражає не лише патогени, а й корисні мікроорганізми, які ніколи не можуть відновитися.
Особливе місце серед мікроорганізмів посідають віруси. Вони не живі і не мертві більшу частину часу, але якщо вірус потрапляє в живу клітину, він оживає і починає розмножуватися, як будь-яка жива істота. Вірус набагато менший за бактерії. Якщо його збільшити до розміру тенісної кульки, то зростання людини, збільшене в тій самій пропорції, становитиме приблизно 800 кілометрів. Передбачається, що існують сотні тисяч вірусів, з них 586 особин здатні заразити ссавців, і лише 263 особи можуть вразити людей.
Віруси терплячі та нікуди не поспішають. У 2014 році французькі вчені виявили раніше невідомий вірус у сибірській вічній мерзлоті, де він провів 30 тисяч років. Але тільки-но його помістили в амебу, він прокинувся до активного життя. Або, наприклад, інший вірус, через який ми в дитинстві хворіємо на вітрянку, може причаїтися в нервових клітинах на 50-60 років і потім проявитися у вигляді дуже болючого лишаю, що оперізує.
Найчастіше ми стикаємося з вірусами, коли хворіємо на звичайну застуду. Застуда проявляється у численних симптомах, що викликаються різноманітними вірусами. Нікому ще не вдалося виробити імунітет від усіх різновидів вірусів, які викликають застуду. Тому час від часу ми всі продовжуємо нею хворіти.
Простудні віруси передаються через дотик. Дослідники з університету штату Арізона «заразили» вірусом металеву ручку дверей в офісній будівлі. Через чотири години сліди вірусу були знайдені у всій будівлі на предметах, що перебувають у загальному користуванні, наприклад, на копіювальних машинах і кава-машинах, і приблизно половина службовців у цьому будинку виявилася заражена.
Імунна система
Імунітет є найцікавішим «органом» у нашому тілі. Імунна система включає сльози, шкіру, вушну сірку, а також цілий рій імунних клітин, що виробляються лімфатичними вузлами, кістковим мозком, селезінкою, вилочковою залозою і т.д.
Імунна система кожної людини унікальна і неповторна, що ускладнює розуміння її роботи та лікування. Більше того, імунна система має справу не тільки з мікробами, але також з токсинами, ліками, раком, стресом та іншими невідомими та шкідливими для організму предметами та явищами. Усі елементи імунної системи спрямовані виконання однієї завдання — ідентифікувати і, якщо потрібно, знищити ворога.
Основною зброєю імунітету є клітини, звані лімфоцитами. Вони вбивають клітини, уражені патогенами, генерують антитіла і запам’ятовують характеристики ворога, щоб швидко виробити правильні антитіла, якщо вже знайомий патоген потрапить до організму вдруге. Тому багатьма захворюваннями ми хворіємо лише один раз. Цей процес є основою вакцинації.
Навколишній світ наповнений патогенами, чий сенс існування полягає у вигадуванні шляхів попадання в організм людини. Наприклад, є мікроби, які навчилися обманювати імунну систему, прикидаючись дружньою бактерією. Дивно не те, що ми іноді хворіємо, а те, що ми не хворіємо набагато частіше.
Коли лімфоцити стикаються з патогеном, вони обстрілюють його хімічною речовиною, яку називають цитокіном. Саме через цитокін піднімається температура, і ми почуваємося хворими. І якщо із зараженої ранки тече гній, це ваші мертві лімфоцити, що віддали життя, захищаючи вас від інфекції. Однак багато з того, що відбувається в імунній системі на клітинному рівні, вивчено мало або не вивчено зовсім.
Найпоширеніший і загадковий розлад імунної системи – алергія. Під алергією розуміється неадекватна реакція організму на нешкідливу речовину. Вперше алергія була згадана в медичному журналі трохи більше ста років тому і за цей час встигла перетворитися на прокляття сучасного життя. Приблизно 50% людства мають алергію як мінімум на одну речовину. Помічено, що чим багатша країна, тим більшим числом алергій страждають її мешканці. Є багато теорій, які намагаються пояснити це явище, — від більшої забрудненості повітря в розвинених країнах до малорухливого способу життя чи надмірної гігієни. Істина полягає в тому, що ми не знаємо, чому страждаємо на алергію. Якщо вченим вдасться до кінця розгадати всі складнощі роботи нашого імунітету та навчитися ним керувати, у медицині відкриються нові обрії у боротьбі із хворобами.
Сон
Ми знаємо, що сон життєво потрібний, але не знаємо чому. Ми витрачаємо приблизно третину життя на сон, але досі вчені точно не знають, скільки потрібно спати, щоб мати гарне здоров’я та настрій, чому одні люди засинають легко, а інші страждають на безсоння або навіщо під час сну нас мучать сюрреалістичні галюцинації, які ми називаємо сновидіннями.
Приблизно 10–20% дорослого населення світу страждає на безсоння. Безсоння може сприяти захворюванню на діабет, рак, депресію, серцеві хвороби, інсульт, хворобу Альцгеймера. Якщо людину надовго позбавити можливості спати, вона помре.
Нормальний нічний сон складається з кількох циклів, кожен із яких ділиться на фази. Перша фаза – відключення свідомості, на яку йде 5-15 хвилин. Потім настає фаза легкої дрімоти ще хвилин 20. Сон у перші дві фази настільки поверхневий, що ви можете навіть не усвідомлювати, що вже спите. Потім приходить глибший сон — приблизно годину, а потім слідує фаза швидкого сну (чи REM-сон), протягом якої до нас приходять сновидіння. Протягом цієї фази сну спляча людина нерухома, але її очі за закритими століттями стрімко рухаються, якби вони стежили за розвитком подій у фільмі, і мозок активний, як у періоди неспання. Фаза швидкого сну триває близько двох годин. Потім весь цикл знову повторюється. Людина під час сну набагато турбованіша, ніж ми собі уявляємо: виявляється, за ніч ми повертаємося приблизно 30–40 разів.
Кожному з нас знайоме відчуття падіння уві сні. Ніхто не знає, чому ми його відчуваємо. За однією з теорій ці відчуття залишилися в людини з часів, коли люди спали на деревах і потрібно було примудритися не впасти уві сні. Цікаво, що й досі людина, яка глибоко спляча, ніколи не впаде з ліжка. Якийсь караульний усередині нас завжди знає, де край ліжка, і не дозволить скотитися з нього.
У 1999 році англійський вчений Рассел Фостер вперше виявив, що в оці людини є рецептори, які не мають відношення до зору як такого, а служать єдиної мети – розрізняти денне світло і ніч . Цю інформацію вони передають у крихітну область гіпоталамуса, яка контролює циркадні ритми, тобто внутрішній годинник людини. Цікаво, що ці рецептори функціонують незалежно від зору. Як експеримент сліпу жінку попросили повідомити, коли в кімнаті горить світло, а коли ні. На загальне подив жінка щоразу давала правильну відповідь. Вчені знаходяться на початку шляху дослідження значимості циркадних ритмів для всього живого. Будь-який організм, навіть бактерія, має свій внутрішній годинник.
У підлітків циркадні ритми можуть на кілька годин відрізнятися від ритмів дорослої людини. Тому, коли підліток важко встає вранці в школу, це не прояв лінощів, а біологія. Експерименти показали, що якби заняття в школі починалися на дві години пізніше, то діти були б уважнішими на уроках, результати іспитів були б вищими, автомобільні події траплялися б рідше і підлітки менше страждали б від депресії.
10 дивовижних фактів про наше тіло
1. ДНК всіх ідентичні на 99,9%. Відмінності на одну десяту відсотка достатньо, щоб у світі не було двох однакових людей.
2. У кожен момент часу мозок повідомляє нам інформацію про те, яким буде світ довкола нас через одну п’яту секунди. Таким чином ми живемо в реальності, яка ще не настала. Ми бачимо не те, що є насправді, а те, що нам каже мозок.
3. Більш ніж у половині смертельних випадків від зупинки серця інфаркт відбувається у людей здорових, які перебувають у добрій формі , які не п’ють і не курять, не мають надмірної ваги, хронічно підвищеного тиску або високого рівня холестерину в крові.
4. Вміння протистояти спеці за рахунок виділення поту дозволило значно збільшитися в розмірі людського мозку – найчутливішого до спеки органу. Завдяки вмінню потіти людина стала такою, якою вона є зараз.
5. Розвиток цивілізації зобов’язаний трьом маленьким м’язам великого пальця руки, які не знайдені в жодному іншому ссавці, включаючи шимпанзе. Саме вони дозволили людині опанувати та користуватися робочим інструментом з необхідною впевненістю та точністю. Якби не ці три м’язи, людина в кращому разі, як і раніше, володіла б ціпком.
6. Найтаємничіше захворювання легень – астма. Приблизно 300 млн людей страждають на астму по всьому світу. У китайському індустріальному місті Гуанчжоу, де повітря сильно забруднене, рівень захворюваності на астму становить 3%, тоді як у сусідньому Гонконгу, місті без важкої індустрії та з відносно чистим повітрям — 15%. Пояснення цього феномена немає.
7. Нам знайомі бактерії, які виявляють опір будь-яким відомим лікам. В даний час один з різновидів стафілокока вбиває приблизно 700 тисяч людей на рік по всьому світу. Багато лікарів побоюються, що не зможуть проводити стандартні планові операції через ризик зараження пацієнта цим інфекційним захворюванням.
8. У 2014 році французькі вчені виявили раніше невідомий вірус у сибірській вічній мерзлоті, де він провів 30 тисяч років. Але тільки-но його помістили в живу амебу, вірус прокинувся до активного життя.
9. Найзагадковіший розлад імунної системи – алергія. Приблизно 50% людства мають алергію як мінімум на одну речовину. Чим багатша країна, тим більшим числом алергій страждають її мешканці.
10. У підлітків циркадні ритми на кілька годин відрізняються від ритмів дорослої людини. Якби заняття в школі починалися на дві години пізніше, то діти були б уважнішими на уроках, результати іспитів були б вищими, автомобільні події за участю тінейджерів траплялися б рідше і підлітки менше страждали б від депресії.