Текст книги "В погоне за Солнцем"

Витамин существует в двух формах: D₂, содержащийся в растениях, и D₃, получаемый в результате воздействия ультрафиолетовых лучей (УФ-В) и содержащийся в некоторых животных (печень трески, лосось, макрель, сардины и витаминизированные молочные продукты – особенно богатые источники этого витамина). По мнению Майла Холика, профессора медицины Бостонского университета, 90–95 % нашего потребления обеспечиваются нерегулярным ежедневным солнечным облучением[479]479
  См.: Michael Holick, Mark Jenkins, The UV Advantage: New Medical Breakthroughs Reveal Powerful Health Benefits from Sun Exposure and Tanning. N. Y.: iBooks, 2003. В 2007 году лондонская Independent заявила на первой полосе: “Новое исследование показало, что витамин D, взращенный солнцем в нашей коже, может отгонять простуду и грипп. Он также в два раза сокращает риск рака, борется с сердечными заболеваниями и диабетом. Ученые называют его “витамином чудес” (2007. 14 апреля).


[Закрыть]. Обе формы витамина перерабатываются в активное вещество в печени и почках человеческого организма. За 20–30 мин производится 10 тыс. единиц витамина: ребенку нужно примерно 200 единиц в сутки, пожилому человеку – 600 единиц, взрослому средних лет – около 1000 единиц. Сложнее всего приходится пожилым людям, отчасти по той причине, что они, как правило, находятся в помещении, – в Европе в целом один старый человек из трех ощущает нехватку витамина D[480]480
  Jones, In the Blood. Р. 177–97.


[Закрыть]. В Саудовской Аравии, несмотря на избыток солнечного освещения, женщины страдают от рахита и других заболеваний, связанных с недостатком витамина D, потому что традиционная женская одежда почти полностью закрывает их кожу[481]481
  В связи с этим возникает вопрос – как долго можно прожить без солнца? Известно о людях, которые существуют практически вообще без солнечного света. Были целые общины, проживавшие в глубоких пещерах, – так называемые троглодиты, чьи брошенные стоянки были обнаружены в Тунисе, Марокко, Ливии, и народ мяо, веками проживающий в горных пещерах на юго-западе Китая, в провинции Гуйчжоу. В 1989 году молодая итальянка Стефания Фоллини провела сто тридцать дней в пещере в штате Нью-Мексико, ее период сна обычно составлял десять часов, но иногда она бодрствовала целыми сутками. Она настолько потеряла счет времени, что, когда социолог Маурицио Монтальбини, проводивший этот эксперимент, сообщил ей, что отведенные четыре месяца истекли, она была уверена, что прошла всего половина срока. Похоже, что биологические часы не столь уж совершенный механизм, они подвержены ускорению или замедлению в отсутствие каких-либо синхронизирующих стимулов извне (см.: J. L. Cloudsley-Thompson, Time Sense of Animals, в J. T. Fraser, ed., The Voices of Time: A Cooperative Survey of Man’s Views of Time as Expressed by the Sciences and by the Humanities. N. Y.: George Braziller, 1966. Р. 299). Но до сих пор никто из тех, кто экспериментировал с долгим пребыванием под землей, не испытывал долгосрочных неприятных последствий.


[Закрыть].

У некоторых нет иного выбора, кроме пребывания в помещении: для них нахождение под солнцем в лучшем случае просто неприятно, а в худшем – равносильно смертному приговору. Страдающие одним заболеванием вынуждены вести ночное существование (и пребывать тем самым в изоляции от общества), лишь изредка облегчаемое поездками в летние детские лагеря, где можно исследовать пещеры и разжигать костры при свете луны, а каждый выход на улицу при свете дня сопряжен с облачением в спецкостюм наподобие тех, которые носят служащие на атомной станции. Их болезнь называется ксеродерма пигментная, и поражает она одного человека на миллион – всего ею больны около 6 тыс. человек на планете. Такой больной не в состоянии восстанавливать пострадавшие от ультрафиолета клетки, что делает его в тысячи раз более уязвимым для раковых заболеваний кожи. В среднем все остальные жители планеты могут выдержать шестьдесят лет регулярного облучения солнечным светом, прежде чем может развиться какой-либо рак кожи; у страдающих ксеродермой эти же опухоли развиваются уже к десяти годам[482]482
  Morag Preston, Children of the Moon, London Times, Saturday Magazine.


[Закрыть].

Девочка в центре снимка страдает редким заболеванием, ксеродермой пигментной, которое встречается у одного человека на миллион, и должна носить защитную одежду даже для кратковременных выходов на солнечное освещение. В течение лета она тратит три бутылки защитного крема в неделю (Sarah Leen / National Geographic Image Collection)

На этом можно было бы остановить перечисление дисфункций организма, вызываемых солнцем или усугубляющихся под его воздействием, – это не самое приятное чтение. Но одно заболевание нельзя не упомянуть, слишком уж сильно оно влияло на культуру и общество в течение веков. Речь идет о поздней кожной порфирии (от греч. πορφύριος – красный, пурпурный) – неспособности человеческого организма синтезировать красный пигмент в крови. Хотя солнечный свет и не вызывает самого заболевания, он оказывает серьезное воздействие на его носителей, что объясняет их солнцебоязнь.

Вкратце: компонент гемоглобина, помогающий транспортировать кислород в органы и ткани, производится в восемь этапов, каждый из которых катализируется специальным энзимом. При заболевании порфирией один из этих этапов не срабатывает. Организм компенсирует сбой, накапливая промежуточные продукты синтеза, часто в кожных слоях, и происходт аккумуляция пигментов в коже, а также в костях и зубах. Даже в самой мягкой форме болезнь вызывает боли в желудке, тошноту и рвоту, слабость, головокружение, учащенное сердцебиение и проблемы с мочеиспусканием[483]483
  Lisa Sanders, Perplexing Pain, The New York Times Magazine. 2009. 1 ноября. Р. 24–25.


[Закрыть]. В тяжелых формах порфирины, безвредные в темноте, под воздействием дневного света преобразуются в едкие, проедающие плоть токсины: оставленные без присмотра, они могут разъесть ухо или нос жертвы, губы и десны, обнажив красноватые от болезни зубы.

Эта болезнь неразрывно сплелась с мифом о вампирах вообще и о Дракуле в частности. Подобные мифы имеют тысячелетнюю историю и встречаются практически в каждой культуре (в Индии, например, всегда большой популярностью пользовались истории о сверхъестественных существах, дематериализующихся при восходе солнца). Само слово “вампир” появилось в английском языке в 1732 году, возможно от общеславянского глагола “пить”[484]484
  Ср.: рус. упырь, чеш. upír; в современной славистике эта этимология считается неясной, хотя в западноевропейские языки слово действительно пришло из славянских языков. – Прим. перев.


[Закрыть], посредством распространения книг о сербском крестьянине, убитом вампиром и ожившем, чтобы полакомиться своими соседями. В 1897 году эту легенду переработал ирландский писатель Абрахам “Брэм” Стокер, который также был театральным менеджером и ученым-юристом. Его вдохновлял Генри Ирвинг – актер-трагик и постановщик в лондонском театре “Лицеум”. Ирвинг уже играл зловещего Хайда в “Докторе Джекиле и мистере Хайде”, и Стокер надеялся на то, что актер сыграет роль графа в сценической версии произведения. Автор наделил главного героя многими признаками порфирии, включая страх перед солнечным светом[485]485
  См.: Elizabeth Kostova, The Historian. N. Y.: Little, Brown, 2005. Р. 55, 148.


[Закрыть]. По Стокеру, вампиры нападают только после захода солнца и до рассвета, и, хотя Дракула и мог разгуливать даже при ярком свете, большинство его способностей проявлялись только после захода солнца.

Изображение вампиров в художественной литературе продолжало процветать без каких-либо значительных изменений и критических комментариев вплоть до 1985 года, когда биохимик Дэвид Долфин предположил, что именно порфирия лежала в основе исходных легенд. Ученый указал на множество сходных черт между этим заболеванием и вампиризмом: страдающие порфирией чрезвычайно чувствительны к солнечному свету, даже легкий контакт с солнечным освещением может привести к обезображивающим эффектам (отсюда миф о вампирах как оборотнях); чтобы избежать солнечного света, больные порфирией выходят из помещения преимущественно по ночам; сегодня порфирия лечится иньекциями препаратов крови (веками ранее больные, видимо, лечились сами – пили кровь)[486]486
  После наступления смерти значительный объем крови обычно собирается в легких. По мере разложения тела внутри также образуются газы. Дня через четыре давление вызывает кровяной выброс, когда кровь выплескивается из легких через рот и нос, наполняя их, покрывая все лицо и растекаясь вокруг тела. Возможно, это стало источником поверий о том, что не все тела умирают до конца, некоторые продолжают жить и начинают пить кровь живых людей. Старинные методы борьбы с “живыми мертвецами” также могли укреплять людей в этом мнении: когда тела подозреваемых в вампиризме выкапывали из могил и забивали им в грудь осиновые колья, кровь выплескивалась наружу, а выходящие газы могли издавать звук, похожий на вздох. Считалось, что так душа вампира освобождается от проклятия (см.: Jones Denver, An Encyclopedia of Obscure Medicine. N. Y.: University Books, 1959).


[Закрыть]; порфирия передается по наследству, хотя ее симптомы могут оставаться “дремлющими”, пока не будут разбужены стрессом; наконец, чеснок содержит химическое вещество, которое обостряет симптомы, доводя даже слабый приступ до мучительной реакции[487]487
  См. также: Nick Lane, New Light on Medicine, Scientific American, январь 2003. Vol. 288. № 1, сp. 38, и The Straight Dope, Washington City Paper, Did Vampires Suffer from the Disease Porphyria – or Not?


[Закрыть]. Аргументация профессора Долфина не получила широкого распространения – в самом деле, рассуждения о вампирах и порфирии могут показаться какой-то мелодрамой. Но эта старинная связь только подчеркивает нашу глубинную веру в то, что солнечный свет обеспечивает здоровье, и вызывает наш страх перед теми, кто, будь это страдающие порфирией или альбиносы, избегает света.

У порфирии есть отдаленный родственник – псориаз. Более чем какое-либо другое кожное заболевание, он поддается целительному воздействию солнечного света. Хотя сегодняшнее название (от греч. ψωρα – “чесаться”) появилось только в 1841 году, это заболевание упоминалось еще Гиппократом (460-377 годы до н. э.), а некоторые ученые считают, что оно входит в число кожных заболеваний, называющихся в Библии tzaraat; часто оно описывается как разновидность проказы[488]488
  История псориаза изобилует методами лечения с сомнительной результативностью, но высокой токсичностью: применение кошачьих экскрементов в Древнем Египте, луковицы, морская соль и моча, гусиный жир и семенная жидкость, осиный помет в инжирном молоке, суп из гадюк, – чего только не применяли! В Турции “рыбка-врач” (Garra rufa) на лечебных курортах питается зараженными участками кожи у больных псориазом. Но настоящего лечения этой болезни по сей день нет.


[Закрыть]. Это непредсказуемое заболевание характеризуется тем, что клетки кожи размножаются в десять раз быстрее, чем в обычных условиях: когда они достигают внешнего слоя кожи и умирают, огромное их количество покрывает белым слоем участки воспаленной красной кожи. Псориаз, как правило, возникает на коленях, локтях и голове, но может затрагивать и торс, ладони и ступни. Распространение заболевания среди населения Запада составляет около 2-3 %[489]489
  См.: Mel Sinclair, http://www.eczemasite.com


[Закрыть].

Этим заболеванием страдают музыканты Арт Гарфанкел и Элтон Джон, не обошло оно и революционеров – таковы Иосиф Сталин, Абимаэль Гусман (лидер движения “Сияющий путь” в Перу) и Жан Поль Марат (1743– 1793), журналист-радикал времен Французской революции, убитый в своей ванне. Марат проводил большую часть времени в ванне в смешанной с медикаментами воде, а голову, как тюрбаном, обматывал пропитанной уксусом тканью – у него образовался псориаз, когда он скрывался от полиции в парижской канализации. Если бы он выходил наружу под целительные лучи солнца, он бы вылечил кожу в два счета.

Еще одной жертвой болезни был Джон Апдайк, который писал, что она “предпочитает светловолосых, с сухой кожей, бледных потомков затянутой облаками Голландии [к которым принадлежал и сам Апдайк], Ирландии и Германии”. В своих воспоминания писатель рассказывает, что заболел в шесть лет. “Только солнце, это живое божество, имеет настоящую власть над псориазом. Несколько недель на солнце стерли все его следы с моей молодой, чувствительной кожи – всюду, где могло достать солнце, – грудь, ноги и лицо”. Взрослым Апдайк посещал Массачусеттский общий госпиталь для лечения ультрафиолетом “в чем-то вроде светящейся телефонной будки”. Для Апдайка отношения с Солнцем стали почти личными:

Макс Шрек в величайшем фильме о вампирах всех времен – “Носферату. Симфония ужаса”, снятом Ф. В. Мурнау в 1922 году. Имя в названии – от славянского “переносчик чумы”[490]490
  Заблуждение. Две наиболее вероятные гипотезы о происхождении этого слова: 1) из греч. νοσοφορος – “переносящий болезнь”, при этом само слово в греческом употреблении не зафиксировано; 2) из искаженного рум. necurat – “нечистый” или nesuferit – “невыносимый”


[Закрыть](Photofest)

С апреля по ноябрь моя жизнь выстраивалась вокруг выгуливания моей кожи под солнцем. Весной на Крэйн-Бич, хотя морской ветер был еще холодным, солнце светило ярко, и ложбины в дюнах хорошо прогревались. Я ходил туда один, с радиоприемником и книгой, и, не пользуясь кремом, подвергал себя двухчасовым сеансам дневного ультрафиолета. Я хотел сгореть дотла, кожа была моим врагом, боль от солнечного ожога означала, что я тесню противника. За ночь псориаз превращался из розовых пятен на белой коже в беловатые пятна на красной. Это было началом его отступления, и уже к июню я мог гордо расхаживать по пляжу в купальном костюме без всякого стыда.

Но затем случилось нечто странное. Хоть солнце и исцеляло больную кожу писателя, оно заодно наделяло его головной болью и тошнотой, что нарушало рабочие планы. “Письмо – это чрезвычайное темное дело”, – жаловался он. В начале пятого десятка он обнаружил, что псориаз наносит ответный удар: “Моя кожа, некогда столь благодарно жаждущая солнечных лучей и столь чувствительная к ним, стала жесткой и невосприимчивой… К сорока двум годам я поизносился от солнца[491]491
  John Updike, Self-consciousness: Memoirs. N. Y.: Knopf, 1989. Р. 42–78.


[Закрыть]”.

Солнце (или, скорее, его отсутствие) ассоциируется еще с одним заболеванием – сезонным аффективным расстройством (САР), названным так в 1982 году. Оно характеризуется депрессией, вызванной отсутствием солнечного света в зимний период. Официальное определение предполагает, что на протяжении жизни пациент демонстрирует в основном зимнюю депрессию, включая как минимум два полных года без всяких проявлений депрессии за пределами зимнего периода. Страдающие этим расстройством становятся тревожными, раздражительными, неспособными к концентрации и решительным действиям, избегают социальной активности. Они начинают излишне много есть и спать, их сексуальная энергия снижается, их беспокоит усталость, чувство собственной ненужности и вины[492]492
  См.: Winter Depression, Harvard Mental Health Letter. 2004. Ноябрь. Р. 4.


[Закрыть]. Женщины подвержены расстройству в три раза чаще, чем мужчины. Диагноз САР ставится в одном из трех случаев клинически признанной депрессии, но относится только к 10 % основных проявлений депрессии (более мягкая форма, зимняя хандра, достигает пика с декабря по февраль, в основном затрагивая людей в возрасте от 18 до 30 лет). Считается, что САР разрушительно воздействует на “циркадные ритмы” (от лат. circa – около, кругом и dies – день) – циклы длиной примерно в сутки, которые управляют биологическими процессами растений и животных и действуют как внутренние часы, влияя на сон, бдительность, голод. Циркадные “часы” находятся в супрахиазмальном ядре головного мозга, расположенном в гипоталамусе; эта область получает информацию о долготе дня и ночи от сетчатки и передает ее шишковидному телу – небольшому органу размером с горошину, расположенному у основания мозга (иногда его называют “третьим глазом”), который вырабатывает гормон мелатонин. Количество мелатонина циклически колеблется, достигая пика ночью (что помогает нам спать) и убывая днем[493]493
  См.: Abigail Zuger, Nighttime, and Fevers Are Rising, The New York Times. 2004. 28 сентября. F5.


[Закрыть].

Норман Розенталь, южноафриканский психиатр, давший название этому синдрому, с 1976 года сам страдал от глубоких депрессий, а сейчас руководит компанией, которая производит лампы светимостью в 10 тыс. люкс (по цене 250 долларов за лампу), которые помогают при световой недостаточности. Из-под пера Розенталя и его студентов вышло множество книг и статей по САР. Розенталь руководит также клиниками для страдающих от депрессий – в одних только Соединенных Штатах их численность оценивается в 14 млн “серьезно пораженных” и 33 млн с зимней хандрой[494]494
  Nigel Hawkes, Why We Get So Gloomy in Winter, London Times. 2004. 17 февраля. Р. 5. См. также: Jane Brody, Getting a Grip on the Winter Blues, The New York Times. 2006. 5 декабря. F7. Статьи мисс Броуди на связанные с Солнцем темы выходили в 2006 году четыре месяца подряд, ни в одной из них не поднималось вопросов об открытиях группы, лоббирующей продвижение темы САР.


[Закрыть]. Сорок семь миллионов американцев, страдающих от сезонной депрессии? Опыт и здравый смысл, конечно, говорят нам, что темнота действительно действует депрессивно даже в самых солнечных частях света[495]495
  Rick Atkinson, The Day of Battle: The War in Sicily and Italy, 1943–1944. N. Y.: Henry Holt, 2007. Р. 55.


[Закрыть]. Темные дни и долгие холодные ночи негативно действуют на настроение большинства, но, как выразился один из интервьюируемых мной, “большинство людей с этим справляется”. Что ставит вопрос: является ли САР действительно болезнью? Есть исследования, дающие основания считать, что является, другие это отрицают, а третьи отрицают само существование проблемы. Но корреляция между этим явлением и отсутствием солнечного света (или градусом широты) не столь однозначна, как это представляют Розенталь и другие.

Мне стало интересно, каково это – жить в месте, где подобное заболевание должно носить эндемический характер, то есть в холодных полярных просторах. И я отправился на остров Тромсе в 250 милях к северу от границы полярного круга, два часа лету от Осло. Одноименный город, находящийся на острове, является столицей губернии Тромс, это самое большое постоянное поселение, расположенное так близко к полюсу, его населяет около 60 тыс. жителей. Хотя приходящееся на Тромсе годовое количество солнечного света равно количеству, достающемуся тропикам, все оно выпадает на короткое лето. В течение же десяти недель ежегодно, с середины ноября до конца января, солнечного света нет вообще: этот сезон называется mørketiden, темное время. В период темного времени (по крайней мере по сообщениям прессы) уровень депрессии подскакивает, как и показатели душевных и физических расстройств, разводов, арестов из-за скандалов, самоубийств.

Я ожидал ощутить на себе гнетущее воздействие мрачного уныния этого места, где, по выражению The New York Times, “душа может закоченеть до смерти от мрака и стужи[496]496
  Ken Chowder, Copenhagen, The New York Times Magazine. 2004. 21 ноября. Р. 92.


[Закрыть]”. К своему несказанному удивлению, я обнаружил полную противоположность. Для начала, ночь там вовсе не бесконечна. Зимой примерно с десяти утра до полудня небо имеет серебристо-серый оттенок, вполне достаточный для видимости, к тому же весь имеющийся свет отражается от снега, которого там предостаточно. Я прибыл поздно вечером и на следующее утро с удивлением увидел в местной газете, что фотографии, снятые на улице, производят впечатление ночных.

Я условился о встрече с несколькими экспертами университета Тромсе: известным астрономом Трульсом Люнне Хансеном, старшим библиотекарем, некоторыми сотрудниками отделения психологии. Четверо были норвежцами, двое других – мексиканец и исследователь из Огайо (последняя сказала, что уехала из родного штата по причине его депрессивности). Я прочитал также три докторские диссертации по САР. И, к своему дальнейшему удивлению, обнаружил, что убедительных свидетельств все еще не собрано.

Норвежское исследование 1991 года, в котором участвовало сто двадцать восемь человек, обстоятельно предваряет свои выводы цитатой из Гиппократа: “Тому, кто пожелает посвятить себя медицинской науке, следует сначала изучить времена года и что случается в эти периоды”. Упоминается, что ученые начиная с конца XVIII века регулярно описывали пациентов с сезонными расстройствами, а заканчивается тем, что, хотя САР и проявляется, когда люди подвергаются пониженному солнечному облучению, “окончательного доказательства причинно-следственной связи” здесь не усматривается. Исследователи повторяют: “Не до конца ясно, представляет ли то, что мы идентифицируем как САР, специфический аффективный синдром, подтип периодического аффективного расстройства или просто крайнюю форму широко распространенной национальной черты[497]497
  O. Lingjaerde, et al., Journal of Affective Disorders 33. 1995. Р. 39–45.


[Закрыть]”. Другая работа, законченная в 1997 году, на основе тестов, проведенных в местности под Осло, свидетельствует, что наблюдающий психиатр была поражена “недепрессивным” видом своих пациентов, которые “как правило, набирали мало баллов по пункту “явное уныние”[498]498
  Ted Reichborn-Kjennerud, Patients with Seasonal Affective Disorder: A Study of the Clinical Picture, Personality Disorders, and Biological Aspects. Oslo: University of Oslo Press, 1997. Р. 119.


[Закрыть].

Джудит Перри, одна из психологов в Тромсе, проводила исследование о связи чувствительности к смене сезонов с проблемами питания. При этом она ожидала роста числа случаев САР по мере приближения к северу. Но результаты говорят об обратном: например, 20,7 % протестированных в Нэшуа (штат Нью-Хэмпшир, 42° N) демонстрировали симптомы САР против 11,3 % в Исландии (62–67° N). Она признает, что “интерпретация этого расхождения остается под вопросом”. “Тем не менее имеет смысл задаться вопросом, является ли широта сама по себе критичной для развития САР[499]499
  Judith A. Perry, David H. Silvera, Jan H. Rosenvinge, Tor Neilands, Arne Holte, Seasonal Eating Patterns in Norway: A Non-clinical Population Study, Scandinavian Journal of Psychology (2001), 42:307–12.


[Закрыть]”. Или еще одно исследование: “Это уже вторая работа, которая показывает, что распространение САР и подобных синдромов ниже у исландцев и их потомков, чем среди жителей восточного побережья США[500]500
  Andre´s Magnússon, Jo´hann Axelsson, The Prevalence of Seasonal Affective Disorder Is Low Among Descendants of Icelandic Emigrants in Canada, Archives of General Psychiatry. 1993. Декабрь. Vol. 50. Р. 947ff.


[Закрыть]”.

Четверо оставшихся психиатров провели исследование с участием сотни подопытных из Тромсе, чьи способности к решению ряду когнитивных задач (они все учились на пилотов) тестировались зимой и летом. “Выводы были отрицательными. Из пяти заданий с сезонными эффектами четыре выполнялись хуже летом… Хотя все идеи, содержащиеся в литературе по САР, все разрозненные свидетельства и крайне северная широта указывали на то, что следовало ожидать зимнего пониженного восприятия, данное исследование нашло этому мало подтверждений: гораздо больше данных говорили в пользу летнего понижения[501]501
  Tim Brennen, Monica Martinussen, Bernt Ole Hansen, Odin Hjemdal, Arctic Cognition: A Study of Cognitive Performance in Summer and Winter at 69º N, Applied Cognitive Psychology. Vol. 13. 1999. Р. 561–80.


[Закрыть]”. Ни один ученый не отрицал существование САР, они лишь ставили вопрос, корректно ли связывать синдром лишь с холодом и недостатком света.

Одна из психологов университета Тромсе попыталась рассмотреть САР в определенном контексте. Она придерживалась точки зрения, что синдром возникал только у тех, кто уже страдал от клинической депрессии. Исследователи, с которыми я говорил в Тромсе, не умаляли страданий, связанных с депрессией, но полагали, что САР относится к гораздо меньшему числу случаев, чем утверждается пропагандистами этого нового направления исследований. С другой стороны, криминальная и бракоразводная статистика, которая может быть или не быть связана с депрессией… По моему мнению, мы только начинаем приближаться к пониманию нашей реакции на недостаток света.

Я покинул Тромсе, вспоминая свою исследовательскую поездку в Гейдельберг месяц назад; тогда я спасся от депрессивного дождливого дня в местной таверне. Официанткой была испанская девушка с татуировкой на пояснице – символы земли, огня, воздуха и воды были вплетены в изображение солнца. Я спросил ее, чем обусловлен выбор картинки. “Я люблю солнце, – ответила она. – В Гейдельберге его может и не быть, но зато здесь есть всегда”, – и она решительно шлепнула себя по заднице.

Глава 17
Дыхание жизни

“Дорогой профессор, мы учимся в шестом классе. У нас в классе случился спор, все разделились – нас шестеро на одной стороне, против нас двадцать один человек… Спор был о том, останутся ли живые существа на Земле, если Солнце погаснет… Мы считаем, что останутся… Скажите, что вы думаете? С любовью и конфетками, шестеро маленьких ученых.”

“Дорогие дети, меньшинство иногда оказывается правым, но не в вашем случае. Без солнечного света не будет ни муки, ни хлеба, ни травы, ни скота, ни мяса, ни молока, все замерзнет. И никакой ЖИЗНИ”[502]502
  Цит. в: The New York Times. 2002. 16 ноября.


[Закрыть].

Переписка школьников с Альбертом Эйнштейном, 1951 год

Солнце, занятое всеми этими планетами, вращающимися вокруг него и зависящими от него, помогает винограду зреть, как будто ему больше нечего делать[503]503
  Galileo Galilei, Dialogue Concerning the Two Chief World Systems. Philadelphia: Running Press, 2005.


[Закрыть].

Галилео Галилей

Несколько раз в месяц Билл Алберс, швейцар дома, в котором я живу в Нью-Йорке, просовывает мне под дверь конверты с материалами из журналов и газет. Материалы разнятся от безумных “Хотите верьте, хотите нет: у креветки-пистолета когти способны выстреливать ударными волнами, чтобы парализовать добычу; они создают поток пузырьков той же температуры, что поверхность Солнца!” до заумных статей, посвященных солнечной энергии или последним исследованиям солнечных пятен. Однажды я сказал ему, что пишу о воздействии солнца на растения и животных и для понимания поведения последних мне нужно начать с объяснения фотосинтеза. Он спросил, как у меня идут дела. “Медленно, – ответил я, – процесс очень сложный”. “Сложный! – повторил он со смехом. – Это же элементарно – просто повторите то, что выучили в школе”.

Может быть, он и прав. Я прекрасно помню, как нас учили, что наши топливо и пища происходят от растений, а растительная энергия в свою очередь – от солнечного света. При этом главное различие между нами и растениями состоит в том, что мы (как и другие животные) получаем энергию от Солнца опосредованно, в форме пищи, в то время как растения получают ее непосредственно из того же источника. Этот процесс получения энергии растениями называется фотосинтезом (от греческих слов со значением “соединять со светом”) и происходит в фототрофах – бактериях и растительных организмах, которые сами синтезируют себе пищу с использованием света, превращая физическую энергию в химический процесс. Большинство растений попадают именно в этот класс.

При помощи сложных комплексов, называемых хлорофиллами (греч. χλωρòς – зеленый, φύλλον – лист), растения используют водород из воды для преобразования углекислого газа в более сложные углеродные образования, включая сахарные молекулы (такие как глюкоза). Кислород, остающийся от воды, высвобождается в газовом состоянии – этот отход жизнедеятельности растений, хотя и драгоценный для нас, имеет и свои отрицательные стороны. Как замечает Билл Брайсон в “Краткой истории почти всего на свете”, кислород, хотя и жизненно необходим для животной жизни на Земле, токсичен гораздо чаще, чем безопасен: “Именно от него горкнет масло и ржавеет железо. Даже мы переносим его лишь до определенной точки. Его содержание в клетках нашего организма составляет лишь десятую часть от содержания в атмосфере[504]504
  Пер. В. Михайлова.


[Закрыть]”.

Углерод попадает в листья в результате энергетического воздействия солнечного света, а листья передают материал для формирования ствола у дерева или лепестков у цветка. Хлорофилл внутри них поглощает энергию из фиолетовой и красной частей солнечного спектра и посредством серии химических реакций преобразует ее, направляя на смещение электронов в определенных молекулярных цепочках. Солнце входит в контакт с более чем 64 млн кв. км листьев ежедневно. Но только от 1 до 3 % света, падающего на зеленое растение, перерабатывается в биоэнергию, остальное теряется при передаче, отражении или неэффективном поглощении[505]505
  Oliver Morton, Eating the Sun: How Plants Power the Planet. London: Fourth Estate, 2007. Р. xvii, 56. См. также: Peter H. Raven, Biology, 7th edition. N. Y.: McGraw-Hill, 2007; David Williams, Lessons from Joseph Priestley: The 2004 Essex Hall Lecture. London: Lindsay Press, 2004.


[Закрыть].

Фотосинтез происходит в хлоропластах, особых конструкциях внутри клетки обычно шириной всего в несколько тысячных миллиметра. В них содержится хлорофилл и другие химические вещества, в частности энзимы (“регуляторы”: протеины, контролирующие специфические реакции). Ученые еще не до конца понимают сложную биохимию фотосинтеза, хотя это самая важная метаболическая инновация в истории эволюции нашей планеты. Каждый летний день средний акр зерна производит объем кислорода, достаточный для удовлетворения потребностей около 132 человек. Если бы не этот процесс, мы все исчезли бы в течение срока одной человеческой жизни, настолько высоки скорости вымирания живых существ.

Еще в 1640-х годах исследователи предположили, что растениям необходимы воздух и вода для роста, а уже к началу XVIII века начали идентифицировать отдельные газы, вовлеченные в процессы горения, дыхания и фотосинтеза. Затем случился большой прорыв, и все благодаря пивоварне. В 1772 году полным ходом шла подготовка ко второму путешествию Кука – отправлению на поиски Неведомой южной земли (Terra Australis Incognita). Нескольким ученым было разрешено присоединиться к экспедиции, и Королевское общество поначалу одобрило включение в ее состав астронома и ботаника Джозефа Пристли (1733–1804). Однако его известное свободомыслие в религиозных и политических вопросах привело к отзыву его кандидатуры. Пристли взамен получил оплачиваемое место литературного компаньона лорда Шелберна, крупного вига. Будучи на службе у Шелберна, Пристли взялся за эксперименты.

Перед этим Пристли работал в Лидсе, где его дом примыкал к пивоварне. Там он принялся экспериментировать с пара́ми, выделяющимися в процессе брожения пива. Пары оставались в чанах на глубине фута или около того и не смешивались с воздухом, находящимся выше. Это был углекислый газ (или “неподвижный воздух”, как его назвал Пристли), и эксперименты Пристли показали, что зажженные свечи при помещении в этот газ тут же гаснут. Он понимал, что воздух, которым мы дышим, отличается от углекислого газа, но не понимал, какие еще формы воздуха существуют. Вскоре после своего назначения к Шелберну ученому удалось показать, что воздух является смесью газов, а не единым элементом (как предполагали греки). Пристли соглашался с принятой тогда теорией флогистона, почти невесомой субстанции, необходимой для возникновения огня. С несколько бо́льшим основанием он выделил девять отдельных газов, считая их загрязненными вариантами “нормального” воздуха. Эти газы позднее получили названия оксид азота (веселящий газ), аммиак, оксид серы, сероводород, оксид углерода (угарный газ), хлор, тетрафторид кремния, хлороводород и нечто, названное “дефлогистированный воздух” – неуклюжий термин для того, что потом будет названо кислородом (калька с греч. ὀξύς – кислый и γεννάω – рождаю).

Пристли показал, что в этом газе свеча горит ярче и даже мыши в нем выживают (предыдущие эксперименты привели к скорому концу нескольких мышей, наглотавшихся пивных паров)[506]506
  В 1773 году писательница Анна Барбо сочинила поэму, которая описывала этот эксперимент с точки зрения мыши – The Mouse’s Petition to Dr. Priestley, Found in the Trap where he had been Confined all Night (“Прошение мыши к доктору Пристли…”), – вероятно, первый в истории манифест о правах животных. Комментаторы Пристли предполагали, что его интерес к асфиксии стимулировала история о Калькуттской черной яме (1756) – камере заключения, где от жары и удушья погибли сорок три из шестидесяти девяти человек. В пещерах и подобных замкнутых пространствах по всему миру оксид углерода собирается естественным образом, приводя к летальным исходам. В 12 милях от Неаполя на горном склоне вблизи озера Аньяно располагается Grotta del Cane (Собачий грот). Оксид углерода, будучи тяжелее воздуха, собирается в самом низу пещеры, поэтому высокие животные, в том числе люди, могут легко дышать, а существа невысокого роста гибнут или начинают биться в конвульсиях. В XIX веке на этой почве возникла отвратительная местная индустрия – собак вталкивали в грот, чтобы позабавить туристов зрелищем воздействия газа на животных (см.: Georg Hartwig, The Subterranean World. N. Y.: Scribner, 1871. Р. 88; Mark Twain, The Innocents Abroad, or The New Pilgrim’s Progress. London: Hotten, 1870): “Мы добрались до пещеры около трех часов и немедленно принялись за опыты. Но тут же столкнулись с непредвиденным препятствием: у нас не было собаки”).


[Закрыть]. Газ был “в четыре-пять раз лучше [для дыхания], чем обычный воздух”, сообщал он: эта оценка, учитывая наше нынешнее знание о составе воздуха (21 % кислорода, остальное в основном азот), была поразительно точной. Ученый обнаружил, что свеча в закрытом контейнере постепенно гаснет, но если туда поместить веточку мяты, то пламя вновь усиливается, – так стало ясно, что растения выделяют кислород.

Пристли продвинулся еще дальше – он показал, что кислород подхватывается кровью в легких, а также что вода состоит из водорода и кислорода в соотношении два к одному, если измерять по объему газа. Но на этом его достижения закончились. Хотя он и смог продемонстрировать, как растения обновляют воздух, истраченный животными, он не сделал вывода о необходимости солнечного света для процесса. Это представляется странным, поскольку Пристли был неплохо знаком с работами Стивена Гейлса (1677–1761), который предполагал, что листья являются “легкими” растений, и задавался вопросом: “Не может ли свет, свободно проникая в широкие поверхности листьев и цветов, способствовать также облагораживанию элементов растения; ведь сформулировал же Ньютон в характерной испытующей манере: “Не могут ли массивные тела и свет переходить друг в друга?”[507]507
  Stephen Hales, Vegetable Staticks (1727).


[Закрыть]”.

К сожалению, вскоре Пристли потерял интерес к науке и посвятил себя проповедям против божественной природы Христа и кампаниям против рабства. В 1791 году толпа сторонников “церкви и короля” до основания разрушила молитвенный дом и дом Пристли, превратив в угли лабораторию и все остальное. Восемь бунтовщиков и один констебль погибли. Великий ученый отправился в Америку, а эстафетная палочка перешла к голландскому ботанику Яну Ингенхаузу (1730–1799), чьи исследования показали и то, что выдохшийся воздух может быть восстановлен только зеленой частью растения, и то, что для этого требуется участие солнечного света[508]508
  Столетиями не угасал спор о том, в какой степени Пристли заслуживает признания. Томас Кун в работе The Structure of Scientific Revolutions приписывает открытие кислорода Антуану Лавуазье (1743–1794) или Карлу Вильгельму Шееле (1742–1786), а открытие фотосинтеза – Яну Ингенхаузу; но его главная идея заключается в том, что такие важные открытия никогда не оказываются такими простыми, как это преподносится в легенде или истории (Thomas S. Kuhn, The Structure of Scientific Revolutions. Chicago: University of Chicago Press, 1962. Р. 53–56. Сам Пристли в письме к другу по поводу работы Ингенхауза упоминает значительную разницу между дневным и ночным поведением растений и добавляет, что это то, до чего “он догадался, а я – нет”. Лавуазье же исследовал другую форму воздуха, называемую просто “газ” (теперешнее значение тогда еще не вошло в английский язык и означало “призрак, дух”), и переименовал ее в водород.


[Закрыть].

Ингенхауз также открыл, что именно энергия Солнца в световой форме, а не его тепло было важно для дыхания растений. Он продемонстрировал, что под воздействием света растения впитывают углекислый газ через крохотные поры на поверхности своих зеленых частей, выделяя микроскопические пузырьки кислорода. В темноте пузырьки постепенно прекращили выделение. “Представляется более чем вероятным, – писал ученый, – что у листьев более одного предназначения”.

Вероятно, дерево получает некоторую пользу от листьев, которые собирают влагу из воздуха, дождя и росы, потому что была найдена значительная польза для роста деревьев в поливании ствола и листьев время от времени… Возможно, окажется вполне вероятным, что одна из величайших лабораторий природы по очистке воздуха в нашей атмосфере располагается в веществе листьев и приводится в действие под влиянием света[509]509
  Jan Ingenhousz, Experiments upon Vegetables, Discovering Their Great Power of Purifying the Common Air in the Sunshine, and of Injuring It in the Shade and at Night. London, 1779).


[Закрыть].

Научная революция набирала скорость, распутывание загадки фотосинтеза от нее не отставало. В 1845 году Юлиус Роберт фон Майер (1814–1878) объяснил, что растения преобразовывали свет в химическую энергию. Вопрос, как именно это происходило, будет занимать умы ученых еще более ста лет. В 1920-е было подтверждено, что фотосинтез состоит из ряда последовательных этапов, куда входят два отдельных и противоположных использования света – фотоокисление воды и фоторедукция (то есть дезоксидация) углекислого газа.

В 1950–1960-е американский биохимик Мелвин Калвин установил, что световые реакции, генерирующие хлорофилл, не растянуты во времени, а преобразуют солнечную энергию мгновенно[510]510
  Биохимик Джордж Уолд утверждал: хлорофилл настолько хорошо подходит для фотосинтеза, что это единственный пигмент, который мог бы так функционировать, а жизнь на других планетах должна будет непременно выработать хлорофилл для фотосинтеза. Но в апреле 2008 года журнал Scientific American выдвинул гипотезу того, как могла бы выглядеть растительная жизнь в другом мире, и предположил, что фотосинтез без использования хлорофилла вполне возможен на других планетах, цитируя “Войну миров” Г. Уэллса: “Растительное царство Марса, в отличие от земного, где преобладает зеленый цвет, имеет кроваво-красную окраску”. Марс, утверждал журнал, не имеет растительности на поверхности; но свет любого цвета, от фиолетового края спектра до инфракрасного, может запускать процесс фотосинтеза, который адаптируется к спектральной характеристике света, достигающего организма, которая в свою очередь является результатом спектра излучения материнской звезды (Nancy Y. Kiang, The Color of Plants on Other Planets, Scientific American. 2008. Апрель. Р. 48–55). Когда фотосинтезирующие организмы впервые появились на Земле, в ее атмосфере еще недоставало кислорода, так что они не могли использовать хлорофилл. Даже Земля не всегда была зеленой (см.: John Maddox, What Remains to Be Discovered. N. Y.: Free Press, 1998. Р. 147).


[Закрыть]. Работая с клетками зеленых водорослей, он смог идентифицировать как минимум десять промежуточных продуктов, образующихся в течение нескольких секунд. За последние десятилетия исследователи сложили по частям историю о том, как фотосинтез, необходимый для процветания биосферы, впервые появился на Земле[511]511
  Morton, Eating the Sun. Р. 168–75.


[Закрыть]. Другие исследователи пытаются воспроизвести химические процессы фотосинтеза в поиске новых источников энергии. Общеевропейский проект Solar-H нацелен на поиски способов выделения водорода с помощью солнечного света, это должно помочь решить проблему хранения энергии. Один шведский консорциум изучает искусственные аналоги фотосинтеза. Другие группы разрабатывают водоросли с маленькими антеннами для генерации местной низкотехнологичной энергии биомассы. И так далее.

Фотосинтез может быть вполне понятен на одном из уровней восприятия, но (как в итоге решили мы с Биллом Алберсом) он совсем не прост. В самом деле, исследования фотосинтеза – это растущая индустрия, голова идет кругом от некоторых вопросов, занимающих ученых последние годы: как растения реагируют на слишком большой объем света? Что делают фотосинтезирующие бактерии внутри кристалликов песка в пустыне? Если запустить процесс фотосинтеза в обратном порядке, могут ли вновь образоваться молекулы воды? Как северная и южная части виноградника различаются по уровню производства сахара? По крайней мере часть этих вопросов теперь получили ответы.