Текст книги "Куда летит время. Увлекательное исследование о природе времени"

Как только я снова мысленно обсудил эти вопросы со Сьюзен (сейчас она уже на ногах, как и я), птицы за окном разразились трелью: вначале защебетала одинокая малиновка, а затем песню подхватил целый хор. На часах было 4:23, мимо нетвердой походкой прошествовала Сьюзен, собираясь покормить Лео, который спустя двадцать минут снова забылся сном, позволив матери вернуться в постель, но не прошло и минуты, как с пронзительным криком проснулся Джошуа. Сквозь жалюзи струился бледный утренний свет, в птичьих песнопениях царила полнейшая какофония, которая, по нашему мнению, разбудила Джошуа. Характеризуя событие, обнуляющее показания биологических часов, ученые, изучающие циркадные ритмы, прибегают к понятию «задатчик времени» по аналогии с немецкоязычным термином zeitgeber: слово Zeit означает «время», а словом Geber именуют дающего. Солнечный свет – самый сильный и наиболее распространенный среди всех известных науке задатчиков времени. Не получая исходных сигналов солнечного света достаточно долго, человек находит другие ориентиры, по которым можно было бы осуществлять поверку внутренних часов, не отдавая себе в этом отчета. На роль ориентира сгодится будильник, звон колокола или регулярный контакт с кем-то другим, пусть даже самый элементарный. Итак, в нашем случае дневной свет служит задатчиком времени для малиновки, малиновка – для ребенка, а проснувшийся ребенок – для взрослого.

«Замолкни, птичка», – шепчет Сьюзен.

Становится ясно, что опыт родительства постепенно превращается для нас в бесконечную череду уступок. На первых порах мы внушали себе, что мы не просто молодые родители, а менеджеры новоиспеченной компании. Сюжет выдуманной нами истории предполагал, что наша жизнь нисколько не изменится с появлением двух очаровательных, пусть даже не вполне старательных сотрудников. Наша задача состояла в том, чтобы приучить их подчиняться графику нашего семейного предприятия: принимать пищу в определенные часы, спать с такого-то времени по такое-то и, таким образом, идеально подстроиться под наш прежний образ жизни и наши представления о себе. Однако с каждым днем нам все чаще казалось, что фирма полностью перешла под контроль работников, не оправдавших оказанного доверия.

Одно время я неистово дожидался полуденного сна сына, намереваясь на три-четыре часа войти в режим функционирования прежнего «я», когда я еще был в состоянии писать и спать, воображая, что и в своей теперешней ипостаси смогу заниматься тем же. Но это итоже оказалось вымыслом. Я укладывал мальчиков в кроватки и тихо ускользал из детской, они на какое-то время затихали, но вскоре кто-то из них начинал агукать, призывая меня вернуться обратно. Если я медлил с возвращением, сын поднимал крик, подпрыгивая в постели, а его брат тем временем продолжал мирно спать в своей кроватке, стоящей в нескольких шагах. Поведение ребенка меня чрезвычайно раздражало, я усматривал в нем вызов отцовскому диктату и покушение на свою независимость. Мне хотелось объяснить сыну, что это мое время.

Я старательно любезничал с малышом, всячески умасливал его, потом пытался его журить, но мои попытки выглядеть убедительно лишь раззадоривали сына, что поднимало во мне бурю негодования. Когда мне не удавалось напугать мальчика угрюмым выражением лица, казалось, будто сыну доставляет удовольствие поддразнивать меня своими выходками. Позже я с содроганием осознал, что приобрел авторитет в глазах ребенка, и теперь малыш пытается противостоять ему по мере своих сил, а под конец до меня дошло, что он вовсе не сопротивляется никакому авторитету, он просто хочет, чтобы значимый взрослый с ним поиграл. В итоге я капитулировал, распрощавшись с попытками создать иллюзию рабочего дня, и с тех пор мы превосходно проводили вдвоем время, отведенное для полуденного сна, ниспровергая авторитеты вместе. Однажды в послеобеденное время мой сын указал на часы, висевшие на стене в детской; по-видимому, тиканье мешало ему спать, и он захотел присмотреться к источнику шума поближе. Я снял часы со стены, поднес их к лицу ребенка и продемонстрировал ему пластиковый чехол на задней поверхности, за которым скрывалась аккумуляторная батарея и сам часовой механизм. Потом несколько раз перевернул их, и некоторое время мы вместе зачарованно наблюдали за движениями секундной стрелки.

* * *

Я работаю в старом доме, расположенном у подножья холма на берегу Гудзона. Здание бывшей пивоварни дало приют хаотичному сочетанию предприятий местного значения: подрядной строительной компании, мастерской по ремонту пианино и детской школе танцев вперемешку со студиями художников и музыкантов. Стены тонкие, полы покрыты линолеумом, и вся конструкция находится в плачевном состоянии. Вечером я убираю компьютер в пластиковый чехол, опасаясь капель и мелких частиц песка, падающих с крыши. Как-то утром я заметил, как пилюльная оса принялась вить гнездо на моем потолке, а в другой раз услышал сквозь стену, как в соседней комнате работодатель отчитывает свою сотрудницу, которая, как впоследствии оказалось, приходилась ему матерью: «Если горят сроки и нужно больше времени, первое, что нужно сделать, – выяснить, сколько времени потребуется, чтобы закончить работу!»

ЕСЛИ К ИСТОРИИ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ ПРИМЕНИМО ПОНЯТИЕ ПЕРВОИСТОКОВ, ТО ЖИЗНЬ, ПО ВСЕЙ ВИДИМОСТИ, НАЧИНАЕТСЯ С ЦИАНОБАКТЕРИЙ И, ВЕРОЯТНО, НА НИХ ЖЕ И ЗАКОНЧИТСЯ

Напротив здания, рядом с автостоянкой, обнаруживается рукотворный пруд с лавочкой, на которую я иногда усаживаюсь, когда хочу над чем-нибудь поразмыслить. Пруд небольшой – всего несколько метров в длину, а по краям выступает бетонная окантовка. Впуск воды, а точнее, стоков пригорода, осуществляется через ливнеспуск на отдаленном конце водоема, густо поросшем сорными травами, а выпуск – через дренажную трубу на ближнем конце пруда. Ранней весной вода еще достаточно прозрачная, так что можно рассмотреть золотых рыбок, суетящихся у самого дна, на глубине около 1,2 метра. В середине мая поверхность пруда покрывается зеленой пленкой, а к концу июня весь водоем забит тиной, так что рассмотреть ничего не удается – остается лишь догадываться, что скрывается за толстым слоем ила.

Тину и водоросли часто называют плесенью на теле земли, но едва ли они заслуживают столь дурной славы. То, что мы привыкли называть тиной, как правило, оказывается колонией цианобактерий, или сине-зеленых водорослей, составляющих одну из самых многочисленных групп прокариотов – безъядерных одноклеточных организмов, которые обитают в толще воды и процветают в условиях активной инсоляции. Цианобактерии не похожи ни на обычные бактерии (микробы, живущие у вас дома, едва ли способны к фотосинтезу), ни на одноклеточные водоросли, которые представляют собой эукариотические клетки с оформленным ядром, но это не помешало им заполонить собой весь мир. На долю цианобактерий, находящихся в первых звеньях трофических цепей, приходится внушительная доля всей совокупной биомассы планеты. Помимо прочего, цианобактерии считаются одной из древнейших форм жизни на Земле, возраст которой приблизительно оценивается в 4,5 миллиарда лет. Они появились на планете по меньшей мере 2,8 миллиарда лет назад; наиболее вероятное время возникновения – примерно за 3,8 миллиарда лет до насыщения атмосферы Земли кислородом, которое, к слову, приписывается именно цианобактериям: у этих одноклеточных кислород выступает побочным продуктом фотосинтеза. Как бы там ни было, в один момент сухой концентрат пространства-времени был освоен и преображен живыми существами. Если к истории существования жизни на Земле применимо понятие первоистоков, то жизнь, по всей видимости, начинается с цианобактерий и, вероятно, на них же и закончится.

Биологические часы оказались очень полезны для адаптации живых существ к условиям окружающей среды. Начнем с того, что они выступают главной опорой жизнедеятельности в целом. Теоретически без них можно обойтись: хронометрирование физиологических процессов может осуществляться автономно за счет внутренних ресурсов организма. Наш внутренний хронометр в состоянии обеспечить координацию физиологических процессов, протекающих во внутренней среде организма, напрямую поддерживая постоянную связь с тактовыми импульсами двадцатичетырехчасового суточного ритма, которые задает солнечный свет. Но в таком случае наш организм по ночам и в пасмурные дни неизбежно отправлялся бы в свободное плавание по рекам времени. (Представьте себе, что у ваших радиоконтролируемых часов приемник регулярно выходит из строя, из-за чего они теряют способность отсчитывать время.) До конца восьмидесятых годов XX века большинство биологов стояли на том, что у микроорганизмов, таких как цианобактерии, циркадные ритмы вовсе отсутствуют, по той простой причине, что жизнь среднестатистического микроба слишком коротка, чтобы вписаться в них. Деление типичной одноклеточной цианобактерии происходит каждые несколько часов. При солнечном свете размножение клеток активизируется, в темноте интенсивность клеточных делений снижается. В течение двадцати четырех часов один материнский одноклеточный организм дает начало шести и более поколениям дочерних клеток, которых насчитывается невероятное множество. Как метко выразился в разговоре со мной Карл Джонсон, микробиолог из Университета Вандербильта: «Какой смысл обзаводиться часами, если на следующий день вы будете уже другим человеком?»

Более двадцати лет Джонсон находится в авангарде исследований, которые дают понять, что у бактерий все-таки есть свой циркадный хронометр, причем поразительно точный. Более того, клеточные часы бактерий настолько не похожи на молекулярные часы животных, растений и грибов, что в отношении первых напрашивается вопрос о причинах эволюции внутреннего часового механизма и о том, как могли быть этимологически связаны между собой последующие модификации биологических часов.

Цианобактерии производят кислород в ходе фотосинтеза; многие виды также обладают способностью фиксировать атмосферный азот и превращать его в соединения, легко усваиваемые растениями. Единовременное осуществление фотосинтеза и азотфиксации – невероятно сложная задача, так как присутствие кислорода угнетает активность фермента, задействованного в каптаже азота. Тем не менее высокоорганизованные нитчатые цианобактерии могут параллельно осуществлять оба процесса, распределяя обязанности между специализированными клетками. У одноклеточных цианобактерий нет внутриклеточных отсеков, поэтому они вынуждены распределять функции по времени: фотосинтез осуществляется днем, а фиксация азота – ночью.

Существование суточного цикла чередования фотосинтеза и азотфиксации у цианобактерий навело ученых на мысль о некотором аналоге биологических часов у микроорганизмов. Джонсон с коллегами разобрались в устройстве часового механизма, основываясь главным образом на изучении цианобактерий вида Synechococcus elongatus, широко используемого в лабораторных экспериментах. Аналогичный принцип действия внутренних часов встречается у многих видов цианобактерий, а некоторые его аспекты присущи микроорганизмам других родов, но у более высокоорганизованных организмов нет ничего похожего. В ядре клетки у Synechococcus elongatus присутствуют три вида белков – KaiA, KaiB и KaiC, чьи названия происходят от японского иероглифа kaiten, которым обозначают циклическое круговращение небес. Ведущая роль принадлежит белку KaiC, молекула которого частично напоминает два пончика, сложенных один на другой. Эпизодически взаимодействуя с двумя другими белками, KaiC довольно ловко справляется с функциями шестеренки часов. При этом происходит частичное изменение конформации молекулы, в результате чего она приобретает способность захватывать и высвобождать фосфат-ионы. В конечном счете все три вида белков формируют временное молекулярное образование, которое называется периодосомой. Сьюзен Голден, микробиолог из Калифорнийского университета Сан-Диего, образно описывает взаимодействие между белками как «групповые объятия», на которые уходит около двадцати четырех часов.

«Это похоже на работу шестерен в часовом механизме», – объясняла мне Голден. Процесс настройки передач примечателен множеством любопытных аспектов, но больше всего поражает то, что он функционирует автономно. Биологические часы высокоорганизованных форм жизни приводит в действие циклический характер экспрессии ДНК: основные гены ядра, кодирующие качественные признаки, запускают процесс сборки белков. Поступая в ядро из цитоплазмы, последние отключают экспрессию первых. Клетки цианобактерий лишены ядер, их внутренние часы представляют собой неопосредованные взаимодействия между белками. Эти белки синтезируются специфическими генами, и при их выщеплении внутренние часы выходят из строя в силу нехватки нужных деталей. Продолжительность тактов белковых часов, однако, не привязана к скорости экспрессии генов и практически не связана с ДНК клетки. При изъятии ключевых белков из клетки и помещении в пробирку они даже в условиях полной изоляции продолжают взаимодействовать двадцать четыре часа в сутки изо дня в день, как ни в чем не бывало.

«В устройстве эндогенных часов растений, животных и грибов намного больше неопределенности, – отметила Голден. – В сущности, это суммарный эффект некоторых событий, в которых фигурирует множество различных сил. Внутренние часы цианобактерий необычны тем, что они вещественны: мы имеем дело с реальным устройством, которое можно поместить в пробирку, и оно будет продолжать работать».

Предполагается, что некоторые органеллы клеток, в особенности митохондрии, вырабатывающие энергию для метаболических реакций, а также, к примеру, хлоропласты, в которых осуществляется фотосинтез, происходят от автономных прокариотических микроорганизмов, поглощенных другими клетками, которые не были утилизированы в ходе метаболизма, а стали, по сути, внутренними симбионтами клетки-хозяина. Я поинтересовался, не могло ли что-то похожее произойти и с белковыми часами: существовал ли когда-нибудь подобный механизм в природе независимо, до интеграции с клетками цианобактерий, на положении позаимствованных часов или, возможно, он существует до сих пор, на что последовал отрицательный ответ. По словам Голден, ученым удалось вызвать репликацию белковых часов внутри живой клетки исключительно за счет высокоточных лабораторных техник. Тем не менее само их существование говорит о большой надежности и простоте устройства. Получив в распоряжение подходящий контейнер и всего лишь горсть деталей, естественный отбор довольно быстро изобретет точные часы, которые будут в готовом виде передаваться из поколения в поколение.

Действительно, при делении клеток цианобактерий белковые часы распадаются на две части и все равно продолжают тикать, не сбиваясь с такта. Из двух бактерий получаются четыре, потом восемь, затем шестнадцать бактерий и в конце концов – миллионы идентичных клеток, содержащих одинаковые модели часов, большей частью синхронизированных в едином ритме времени. Часы состоят из множества белков, упакованных в мешок клеточной мембраны, внутри которого происходят все взаимодействия между белковыми молекулами. Когда мешок делится пополам, белки также делятся поровну, но сам часовой механизм при этом остается незатронутым и продолжает воспроизводить прежний ритм даже в новой упаковке. Поскольку принцип действия белковых часов не связан с ДНК организма, срок их службы превышает продолжительность жизни отдельной клетки. Глядя на мутную пленку, заволокшую пруд возле моего офиса, невозможно догадаться, что перед вами простирается единый циферблат белковых часов миллиардов клеток цианобактерий.

Некоторые подобия внутренних часов обнаруживаются примерно у дюжины других видов цианобактерий. «Могут существовать и другие организмы с другими видами внутренних часов, – рассуждает Голден. – Неизвестно, сколько разновидностей внутренних часов может быть в мире». Столкнувшись с колоссальным разнообразием внутренних часов у животных, растений, грибов и бактерий, биологи задумались, насколько глубоко эти часы могут быть связаны между собой. На этот счет известны две точки зрения. Одна из них, которую можно условно назвать школой множественности внутренних часов, предполагает, что двадцатичетырехчасовой цикл колебаний интенсивности освещения сам по себе оказывает решающее влияние на ход естественного отбора, и поэтому наличие биологических часов можно рассматривать как эволюционное приспособление, принимающее разнообразные формы. «У разных организмов на кухне разный набор ингредиентов, из которых можно приготовить часы», – говорила мне Голден. Если часы идут ровно, значит, механизм работает.

ЦИКЛ ВНУТРЕННИХ ЧАСОВ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ СВЕТОВОГО ДНЯ КРЕПКО СПАЯНЫ МЕЖДУ СОБОЙ, ПРИЧЕМ ЭТО НАБЛЮДАЕТСЯ ПОВСЕМЕСТНО ВО ВСЕХ ЦАРСТВАХ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

Школа единства внутренних часов придерживается иного подхода: ее представители переворачивают аргументацию оппонентов с ног на голову, указывая на то, что цикличность освещения стала движущей силой естественного отбора лишь в силу независимой эволюции эндогенных часов, которые на тот момент уже должны были достичь высокой ступени развития. Найти аргументацию в пользу такой точки зрения сложно из-за значительной дифференциации биологических часов у разных категорий живых существ. Различия в устройстве внутреннего часового механизма у людей и растений, у растений и грибов, грибов и цианобактерий и т. д. слишком велики, чтобы запросто примириться с ними. Тем не менее Карл Джонсон признает, что различия имеют право на существование. По его мнению, механизмы транскрипции генов и трансляции белков, лежащие в основе молекулярного диалога, составляющего сущность биологических часов многоклеточных организмов, в чем-то напоминают белковые часы цианобактерий, идущие в обратном направлении, от опосредованной коммуникации к прямой. «Я долгое время продвигал идею о том, что механизм транскрипции-трансляции не может быть стержневой моделью внутренних часов, – говорил ученый. – Возможно, пример цианобактерий подводит нас к новому пониманию эндогенного часового механизма».

Если долго всматриваться в мутные воды занесенного тиной пруда, в котором тикают миллиарды белковых часов цианобактерий, со дна начинают подниматься пузырьки вопросов: например, сколько эволюционных скачков потребовалось биологическим часам, чтобы достичь своего нынешнего состояния, – один или несколько? Что вообще побудило их к эволюции?

Пока никаких вариантов ответов наука дать не может: естественный отбор хорошо заметает следы. Также можно с большой долей уверенности сказать, что к появлению эндогенных часов в значительной мере причастен солнечный свет. Цикл внутренних часов и продолжительность светового дня удивительно крепко спаяны между собой, причем это наблюдается на систематической основе повсеместно во всех царствах живых организмов, так что едва ли речь идет о простом совпадении.

Представьте себя на месте микроорганизма и постарайтесь найти применение вашему внутреннему часовому механизму с двадцатичетырехчасовым циклом. Эндогенные часы, безусловно, подстрахуют вас в тех случаях, когда солнечный свет вам недоступен, но в то же время они служат сигнальным устройством наподобие будильника, точно оповещая вас о том, когда завтра произойдет рассвет, чтобы вы успели к нему подготовиться. Фотосинтезирующие микроорганизмы благодаря внутренним часам успевают привести в рабочее состояние свои аккумуляторы. Возможно, другие узлы фотосинтезирующего аппарата получают при этом дополнительный активирующий импульс. В результате микроорганизм приобретает преимущество в воспроизводстве и передает свои внутренние часы следующим поколениям микробных клеток. В экваториальных широтах, где продолжительность дня и ночи примерно одинакова, а закаты и рассветы происходят примерно в одно и то же время, биологические часы, возможно, и не дают ощутимых привилегий. Но по мере продвижения на север или на юг в направлении полюсов соотношение светлых и темных периодов в сутках изменяется изо дня в день в течение года, и в таких случаях внутренние часы помогают предугадывать эти колебания. Возможно, наличие биологических часов способствовало расширению ареалов древних форм жизни подобно тому, как введение понятия долготы в XVII веке и изобретение механических часов помогло Великобритании опередить соперников в исследовании морей и колонизации далеких земель.

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]8
  Американский галлон равен 3,78 литра.


[Закрыть] 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]9
  Миля – 1,6 километра.


[Закрыть] 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.

С тех пор ученые выяснили, что наш привычный распорядок сна лишь отчасти подчинен циркадным ритмам. На протяжении дня в организме накапливается нейроактивное вещество аденозин, вызывающее сонливость, процесс накопления аденозина известен под термином «гомеостатическое давление». Чувство сонливости можно превозмочь, если вздремнуть на короткое время: при этом часть аденозина утилизируется, отодвигая приступы дремы на более позднее время; также можно заглушить его, употребляя кофеин и стараясь оставаться на ногах как можно дальше. Но стоит вам заснуть, и ваше тело окажется в полной власти циркадных ритмов. В ранних фазах сна организм погружается в глубокую дрему, но в течение ночи вы постепенно войдете в фазу сновидений. Переход к фазе сновидений, или, выражаясь по-научному, к фазе быстрого сна, наиболее вероятен при снижении температуры тела до минимальных отметок. Для большинства людей фаза быстрого сна наступает за два часа до пробуждения. Поскольку колебания температуры тела подчинены циркадным ритмам, максимальная вероятность пробуждения от долгого сна наблюдается в предрассветные часы, причем обычно это происходит в одно и то же время, например в 4:27.

Иными словами, аденозин навевает сон, если вы ему это позволяете, а глубина сна определяется длительностью предшествующего периода бодрствования, в течение которого вы сопротивлялись гомеостатическому давлению, но, так или иначе, предрассветное повышение температуры, предопределенное циркадным ритмом, все равно вас разбудит. Первым фактором удается в некоторой степени манипулировать, но второй нам неподвластен. Продолжительность сна зависит от того, как долго вы проспали с того времени, когда температура вашего тела достигла точки надира. Чем меньше времени прошло с момента засыпания, тем меньше вы пробудете в объятиях Морфея, даже если перед этим бодрствовали больше обычного.