Закон «джунглей». В поисках формулы жизни. 01. Все по правилам (Ш. Б. Кэрролл, 2016)

Я пробудился от глубокого сна из-за треска деревьев. Глядя через москитную сетку нашей большой палатки, установленной на лесистом утесе над рекой Тарангире в северной Танзании, я ничего не мог рассмотреть в кромешной тьме безлунной ночи. Может быть, ветром свалило дерево? Посмотрел, который час, – было четыре утра, – и перевернулся на другой бок, надеясь поспать еще пару часов. Однако тут же услышал тяжелую поступь – сначала прямо перед нашей палаткой, затем вокруг нее. Шум то и дело прерывался низким ворчанием, напоминавшим громкое мурлыканье. Они были совсем близко. Проснулась и моя жена Джейми.

Семейство слонов поднималось по склону от русла реки, ощипывая древесные кроны и верхушки кустарников. Эти животные, не имеющие естественных врагов, бродят где хотят. Они весят по четыре тонны или даже больше и, орудуя мощными хоботами как подъемными кранами, просто делают себе просеку через любые заросли. Пока мы слушали, как трещат ветви и стволы, я думал о том, какая тонкая ткань разделяет нас и слонов. Совершенно не замечая отдыхающих рядом людей и, к счастью, абсолютно не заинтересовавшись нашим прямо угольным убежищем, они паслись возле нас до самой зари, а потом вновь спустились по склону на водопой.

Когда рассвело, мы осторожно вылезли наружу, чтобы сфотографировать одного слона, отбившегося от стада. Дружище, когда между тобой и слоном ничего нет, он кажется еще больше. Этот самец был гигантским, метра три в холке, с огромными ушами. Он пощипывал листья и ветки с невысоких деревьев, игнорировал папарацци, таращившихся на него из-за нескольких палаток, и, кажется, был вполне доволен жизнью (рис. 1.1), пока его не напугал какой-то шум из палатки. Слон затрубил, развернулся влево и сделал несколько шагов в нашу сторону.

О том, что произошло дальше, воспоминания у всех разные…

По моей версии, мы ринулись в ближайшую палатку (нас набилось туда, как сельдей в бочке) и мигом застегнули молнию (потому что четырехтонные слоны не умеют открывать молнии). Потом просто сидели внутри, дрожали и перешептывались, стараясь прийти в себя.

С биологической точки зрения за эти несколько секунд в моем мозге и теле произошла масса интереснейших событий. Прежде чем мозг даже успел подумать: «Бешеный слон! Беги!» – самый примитивный отдел мозга, миндалевидное тело, уже отправлял сигнал тревоги в гипоталамус. Этот командный центр размером с орешек, расположенный прямо над миндалевидным телом, оперативно отправлял электрические и химические сигналы основным органам. По нервам он приказал надпочечникам выделить норадреналин и эпинефрин, более известный под названием адреналин. Затем эти гормоны, попав в кровоток, быстро достигли других органов, в частности: сердца (оно забилось чаще), легких (дыхательные пути расширились, я стал глубже дышать), скелетных мышц (они сократились сильнее), печени (высвободившей запасы сахара, из которого быстрее всего извлекается энергия), а также клеток гладкой мускулатуры по всему телу; кровеносные сосуды сжались, волоски на коже встали дыбом, а кровь отхлынула от кожи, кишечника и почек. Кроме того, гипоталамус отправил химический сигнал, кортиткотропин-рилизинг-гормон (КРГ) в гипофиз – расположенную по соседству железу. Гипофиз запустил выделение еще одного вещества, аденокортикотропного гормона (АКТГ), которое поступило в другую часть надпочечника и спровоцировало выделение еще одного вещества – кортизола. Кортизол повысил мое кровяное давление и усилил приток крови к мышцам.

Рис. 1.1

Слон! Самец после подъема на речной утес, национальный парк Тарангире

Фотография публикуется с разрешения Патрика Кэрролла

Все эти физиологические изменения входят в состав общей реакции, известной под названием «бей или беги». Эта реакция, описанная в начале прошлого века гарвардским физиологом Уолтером Кенноном (он же предложил и вышеупомянутый термин), провоцируется как страхом, так и яростью, быстро готовит организм к драке или к бегству. Мы выбрали второй вариант.

Пугливые кошки

Кеннон заинтересовался реакцией организма на страх, когда одним из первых принялся исследовать пищеварение. Рентгеновские лучи были открыты, когда Кеннон учился в мединституте. Профессор посоветовал ему воспользоваться этой новой технологией, чтобы рассмотреть механику процесса. В декабре 1896 г. Кеннон и его сокурсник успешно сделали первые снимки того, как собака глотает перламутровую пуговицу. Затем они экспериментировали и над другими животными, в частности над курицей, гусем, лягушкой и кошками.

Одна из проблем при изучении пищеварения заключалась в том, что мягкие ткани ЖКТ плохо отображаются на рентгеновских снимках. Кеннон обнаружил, что если подмешивать в корм животным соли висмута, то их пищеварительный тракт просматривается хорошо, поскольку этот элемент непроницаем для лучей. Кеннон также пробовал работать с барием; на тот момент барий был слишком дорогим для исследовательской работы, но позже был принят на вооружение радиологами (и до сих пор применяется в гастроэнтерологии). В ходе классической серии исследований Кеннону впервые удалось наблюдать (при опытах над живыми здоровыми животными без анестезии, а также над людьми), как пища в ходе перистальтических сокращений движется через пищевод, желудок и кишечник.

Во время экспериментов Кеннон обратил внимание, что если кошка возбуждается, то ее перистальтика неожиданно останавливается. Он пометил в блокноте:

Неск. раз очень четко (то есть абсол. без сомнений) заметил, что, когда кот дышал спокойно, а затем вдруг разозлится и начнет вырываться, движения полностью останавливаются… Примерно через 1/2 минуты возобновляются.

Кеннон повторил эксперимент еще несколько раз. Всякий раз, как только животное успокаивалось, движения возобновлялись. Теперь студент-второкурсник с медицинского факультета мог записать на свой счет еще одно открытие. Во второй классической статье, которую он выпустил в начале своей карьеры, Кеннон писал: «…Давно известно, что сильные эмоции сказываются на пищеварительном процессе, однако удивительно, что моторная активность желудка отличается такой крайней чувствительностью к нервному состоянию».

Страсть к экспериментам заставила Кеннона отказаться от карьеры практикующего врача. Его талант, дисциплина и профессиональная этика настолько впечатлили сотрудников элитного гарвардского факультета физиологии, что по окончании учебы Кеннона взяли на должность преподавателя.

Нервный желудок

В своей лаборатории Кеннон пытался выяснить, как эмоции влияют на пищеварение. Он обнаружил, что при стрессе пищеварение также останавливается у кроликов, собак и морских свинок, а судя по медицинской литературе, и у людей. Связь между эмоциями и пищеварением указывала, что нервная система каким-то образом непосредственно контролирует пищеварительную.

Кеннон знал, что все внешние признаки стресса – бледность, вызванная сужением кровеносных сосудов, холодный пот, сухость во рту, расширение зрачков, «мурашки по коже» – возникают в тканях, которые связаны с гладкой мускулатурой и возбуждаются так называемой симпатической нервной системой. Симпатическая система состоит из серий нейронов, берущих начало в грудопоясничном отделе позвоночника и идущих к скоплениям нервных клеток (так называемым ганглиям). Из ганглиев растет вторая серия нейронов (обычно гораздо более длинных), возбуждающих конкретные органы. Большинство органов и желез организма, в том числе кожа, артерии, артериоли, радужка, сердце и пищеварительные органы, получают симпатический сигнал. Те же органы получают сигнал от нейронов, начинающихся в черепной или крестцовой части позвоночника (рис. 1.2).

Рис. 1.2

Симпатическая нервная система. Отдел вегетативной нервной системы, соединяющий различные железы и гладкую мускулатуру, поддерживающий гомеостаз и опосредующий реакцию «бей или беги». Нервы, исходящие из черепного и крестцового отдела, обычно действуют в противовес тем, что исходят из грудопоясничного отдела (проследите, например, как возбуждается тонкий кишечник)

Рисунок из работы The Wisdom of the Body by Walter B. Cannon (1963), адаптирован Лиэнн Олдз

Чтобы определить, почему работа желудка и кишечника останавливается при стрессе, Кеннон и его студенты провели ряд простых, но фундаментальных исследований. В частности, они удаляли нервы, ведущие к пищеварительным органам. Кеннон обнаружил, что если удалить блуждающий нерв, начинающийся в черепе, но оставить внутренностный нерв (относящийся к симпатической системе), то угнетение перистальтики по-прежнему достигалось при испуге. Напротив, когда внутренностные нервы были удалены, а блуждающий нерв оставался нетронутым, реакция на страх отсутствовала. Исследования показали, что угнетение перистальтики под действием эмоций вызывается симпатическими внутренностными нервами.

Кеннон заметил, что торможение пищеварительного процесса зачастую подолгу продолжалось и после того, как устранялась причина этой реакции. Поэтому он предположил, что помимо непосредственных нервных импульсов может существовать и второй механизм, продлевающий возбужденное состояние. Сообщалось, что внутривенная инъекция адреналина – вещества, содержащегося в центральной части надпочечников, – дает некоторые эффекты, также возникающие при стимуляции симпатической нервной системы. Кеннон заинтересовался, не участвуют ли надпочечники в реакции организма на страх и гнев.

Чтобы проверить эту гипотезу, Кеннон «воспользовался естественной враждой» между кошками и собаками. Вместе с молодым врачом Даниэлем де ла Па он сравнил пробы крови, взятые у кошек до и после того, как те сталкивались с лающей собакой. Оказалось, что в крови испуганных кошек содержится особая субстанция: если нанести ее на небольшой участок кишечной мускулатуры, этот участок перестает сокращаться. Именно такой эффект наблюдался и при смазывании мышц адреналином.

Эпинефрин оказался одним из компонентов «адреналина», образующегося в надпочечниках. Кеннон с коллегами также обнаружили, что эпинефрин ускоряет сердцебиение, активизирует высвобождение сахара из печени и даже свертывание крови. Такие же эффекты вызывают боль, страх или гнев. Ни один из них не возникал, если надпочечники были удалены либо если были иссечены нервы, ведущие к надпочечникам. Итак, симпатическая нервная система и надпочечники действуют в связке и корректируют работу других органов в условиях стресса.

Кеннон предположил, что реакция, провоцируемая эпинефрином, отражает сигнальную функцию надпочечников перед срабатыванием рефлекса «бей или беги» либо в ответ на боль. Будучи убежденным сторонником дарвиновской теории естественного отбора, Кеннон интерпретировал работу адреналиновой системы именно в таком ракурсе:

Организм, способный… оптимально контролировать свою энергию, оптимально высвобождать сахар для стимуляции работы мышц, оптимально подкачивать кровь к тем частям тела, которые критически важны при бегстве или в смертельной схватке, имеет максимальные шансы на выживание.

Ученик Кеннона Филип Бард впоследствии продемонстрировал, что гипоталамус – это важнейшая часть мозга, управляющая так называемыми непроизвольными (автономными) функциями нервной системы, в частности пищеварением, сердцебиением, дыханием и реакцией «бей или беги». И эта часть мозга, и эти экстренные реакции – очень древние. Тот же самый набор реакций помогал нашим предкам спасаться от львов и гиен в саваннах, а теперь помогает пешеходам в Нью-Йорке не попасть под такси, а туристам в Африке – убежать от слонов.

Ученый-солдат

Кеннон был высококлассным, но не высоколобым ученым. В 1916 г. Первая мировая война, продолжавшаяся в Европе уже более двух лет, превратилась в позиционную бойню, в которой противники несли огромные потери. Оставалось все меньше сомнений, что США будут втянуты в конфликт. Кеннону предложили возглавить специальный комитет физиологов, который должен был консультировать правительство по вопросам защиты военных и гражданских. Кеннон узнал, что одной из наиболее серьезных проблем в военной медицине является развитие шока у раненых солдат. Кеннон осознал, что некоторые симптомы шока – учащенный пульс, расширенные зрачки, обильное потоотделение – напоминают те, что наблюдались у подопытных животных в состоянии стресса. Раненые солдаты, у которых проявлялись такие симптомы, часто быстро угасали и умирали. «Разве мы перепробовали все способы борьбы с этим?» – спрашивал он коллегу-физиолога.

Проблема шока настолько занимала Кеннона, что он начал ставить опыты на животных, чтобы проверить, можно ли каким-либо образом сгладить этот синдром. Когда 1 апреля 1917 г. США наконец вступили в Первую мировую войну, Кеннону уже стукнуло 45. Он был отцом пятерых детей и легко мог избежать призыва. Но Кеннон записался добровольцем в гарвардский медицинский отряд – одно из первых американских медицинских подразделений, направленных в Европу. Кеннон вызвался служить в прифронтовой реанимации на севере Франции.

Кеннон попрощался с семьей в Бостоне, на поезде отправился в Нью-Йорк, а там поднялся на борт военного транспортного корабля «Саксония», направлявшегося в Англию. Путь через океан занимал 11 дней. Чтобы корабль не обнаружили немецкие подлодки, по ночам действовала светомаскировка, все иллюминаторы были закрыты. Обычно на носу и корме корабля горят огни, это делается, чтобы избежать столкновений, но на «Саксонии» зажигали только кормовые огни, чтобы было проще ускользнуть от торпеды. Спустя восемь дней пути, когда корабль уже приближался к британским берегам, поступил приказ всем спать в одежде: если судно будет подбито, то в спасательные шлюпки необходимо грузиться в полной выкладке. Поскольку корабль шел через неспокойное море в дождливую и туманную погоду, Кеннон с облегчением писал жене Корнелии: «Должен сказать, не лучшие условия для удачной охоты». После встречи с конвоем британских эсминцев стало еще спокойнее.

Благополучно добравшись до Англии, Кеннон сразу отправился в свой первый (но не последний) полевой госпиталь. Вскоре развернулось британское наступление, стали во множестве прибывать раненые. Хотя Кеннон и не имел медицинской практики после окончания медицинского университета (с тех пор прошло уже 17 лет), он вызвался служить ассистентом в операционной, перевязывать раны и работать в палатах.

Затем Кеннон перешел в прифронтовой госпиталь. Он сокрушенно наблюдал, как удручающе стремительно редели ряды солдат. Причина их смерти оставалась загадкой, которую во что бы то ни стало хотели решить Кеннон и еще некоторые американские и британские физиологи.

Важную деталь о природе шока удалось выяснить благодаря методу, который тогда еще считался новаторским: у солдат измеряли кровяное давление, а не только пульс. Давление у здоровых солдат составляло около 120–140 мм рт. ст., а у пациентов в состоянии шока – менее 90. Выяснилось, что если давление падало на уровень 50–60 мм рт. ст., то человек не выживал.

Низкое давление означало, что жизненно важным органам не хватает питательных веществ, а также не удается избавляться от отходов. Начав работать во Франции, Кеннон решил измерять концентрацию гидрокарбонат-ионов в кровотоке пациентов, находящихся в состоянии шока, поскольку эти ионы играли ключевую роль в функционировании буферной системы крови. Кеннон открыл, что у пациентов был снижен уровень гидрокарбонатов, а это означало, что кровь, обычно представляющая собой слегка щелочной раствор, становилась все более кислой средой. Он также обнаружил, что чем выше кислотность крови, тем ниже кровяное давление и тяжелее шок. Кеннон предложил простую доступную терапию: давать пострадавшим от шока пищевую соду.

О первых результатах Кеннон упоминал в письме своей супруге Корнелии, которое написал в конце июня 1917 г. – всего через два месяца после прибытия в Европу:

Вот в понедельник к нам поступил пациент с давлением 64 мм рт. ст. (норма – 120), совсем плох. Мы давали ему соду (гидрокарбонат натрия) по чайной ложке каждые два часа, и на следующее утро его давление уже достигло 130. А в среду поступил солдат с полностью развороченным предплечьем… обычно от таких ран умирают. После операции у него было невероятно низкое давление, примерно 50; сразу начали давать ему соду, и наутро давление уже было 112.

Кеннон описывал еще троих солдат, которых лечил на той же неделе и которых также удалось «вытащить с того света»; одному из них гидрокарбонат натрия вводили внутривенно, и его учащенное дыхание и пульс быстро пришли в норму.

Кеннон и военные медики союзников воодушевились этой инновацией. Поскольку болевой шок часто возникал при хирургических операциях, применение гидрокарбоната стало стандартной превентивной мерой во всех критических случаях. Кеннон с коллегами также выступали за внедрение других процедур, связанных с купированием шока, в частности предлагали укутывать солдат в состоянии шока в теплые одеяла, давать им горячее питье, транспортировать на сухих носилках и применять при операциях сравнительно легкие обезболивающие.

Для внедрения этих методов Кеннон организовал обучение и развертывание «шоковых подразделений» для лечения солдат в состоянии шока прямо на фронте или в прифронтовой полосе. Чтобы проверить, как эти группы действуют в бою, он лично побывал на фронте с инспекцией.

В середине июля 1918 г. Кеннон посетил госпиталь близ Шалона-на-Марне в восточной Франции. Проведя вечер в компании других медиков, Кеннон отправился спать. Издалека слышалась уже привычная перестрелка. Около самой полуночи Кеннона внезапно разбудил «самый невероятный, жуткий, неописуемо ужасный рев… словно тысячи огромных грузовиков неслись по булыжникам». Он подскочил к окну и увидел зарево от залпов и взрывов, застилавшее весь горизонт. Услышал, как со свистом мимо пролетел снаряд, взорвавшийся рядом с госпиталем. Снаряды продолжали ложиться на расстоянии не более мили от здания, примерно по одному каждые три минуты на протяжении четырех часов.

В разгар грандиозного немецкого артобстрела Кеннона вызвали в реанимацию – начали поступать первые раненые. Затем их стали привозить сплошным потоком – всего за тот день поступило более 1100 человек. В тот момент, когда палата заполнялась ранеными, Кеннон услышал оглушительный треск: снаряд угодил в соседнее помещение, расположенное всего в нескольких метрах, снес крышу и изрешетил шрапнелью стену его палаты. Все окутало пылью, дымом и газами от взрыва, но Кеннон и остальные врачи оставались на посту, пока не осмотрели всех по страдавших и не переправили их в более безопасный тыловой госпиталь.

Оказалось, что эта битва стала переломным моментом в войне. Немецкий натиск был остановлен, союзники устремились на восток и наступали в течение нескольких следующих месяцев. Вместе с наступающими войсками Кеннон оказался на территории, которую ранее удерживали немцы. Он видел руины на месте французских городков, пустынные пейзажи, где не было ни клочка зелени, а также длинные шеренги немцев, попавших в плен. Наконец потоки раненых солдат союзников превратились в ручейки, а затем и вообще закончились. Война завершилась. Кеннон писал жене: «Приятно сознавать… что мы вытаскивали раненых в самом центре битвы, которая изменила всю мировую историю».

Конец ознакомительного фрагмента.