Как мы делаем это. Эволюция и будущее репродуктивного поведения человека

И такой механизм, судя по некоторым данным, действительно развился. Исследователи наблюдали за ходом овуляции у макак-резусов и у женщин с помощью лапароскопа – прибора, позволяющего врачам заглядывать непосредственно в брюшную полость пациентов. Наблюдения показали, что воронка яйцевода не только тесно прилегает к яичнику, но и активно движется по его поверхности, ощупывая ее в поисках участка, где готовится произойти овуляция. Возможно, именно такие движения воронки яйцевода и взяли на себя обеспечение успешного и своевременного попадания яйцеклетки из яичника в яйцевод. Поскольку яичниковая сумка отсутствует не только у людей и макак-резусов, но и у всех представителей той группы приматов, к которой они относятся, логично предположить, что шарящие движения воронки яйцевода тоже свойственны всем ее представителям. Причем этот механизм уместен лишь в том случае, если в каждом яичнике единовременно может произойти только одна овуляция. Если бы одновременно могло происходить несколько овуляций, это сильно увеличивало бы риск того, что одна из яйцеклеток попадет не туда, куда нужно. Таким образом, самки общего предка всех обезьян и людей были, по-видимому, приспособлены к тому, чтобы вынашивать детенышей только по одному или по двое. Как мы убедимся из следующих глав, этот вывод подтверждается и рядом других данных.

С приспособлением к вынашиванию ограниченного числа детей связан и тот факт, что максимальное число яйцеклеток, которые могут развиться за всю жизнь у каждой женщины, тоже с самого начала ограничено. Развитие яйцеклеток из клеток-предшественниц, так называемых оогониев, обычно происходит волнообразно. У самок млекопитающих, за немногими исключениями, от рождения имеется базовый запас оогониев, который в течение жизни постепенно расходуется. У человеческих зародышей женского пола число оогониев достигает максимума (около 7 млн) по прошествии примерно половины времени внутриутробного развития. К моменту рождения девочки их число уже сокращается примерно до 2 млн, а к семи годам оогониев остается всего около 300 000, из которых лишь нескольким сотням суждено развиться в зрелую яйцеклетку. Таким образом, число сперматозоидов в одном эякуляте мужчины в полмиллиона раз больше, чем максимальное число яйцеклеток, которые яичники женщины могут произвести за весь репродуктивный период ее жизни.

У млекопитающих сперматозоиды в разных участках семенников находятся на разных стадиях развития, но развитие яйцеклеток обычно подчиняется единому циклу, в котором сообща участвуют оба яичника. Каждая созревающая яйцеклетка (ооцит) развивается из оогония внутри группы клеток яичника – так называемого фолликула. По мере созревания ооцита фолликул увеличивается в размерах, и в конце концов у него внутри формируется полость, заполненная жидкостью. На этом этапе разросшийся фолликул перемещается к поверхности яичника, где из него сможет выйти яйцеклетка. Созревание ооцита может быть прервано на любой стадии, и тогда фолликул дегенерирует (этот процесс называется атрезией фолликулов). Даже у тех млекопитающих, у которых единовременно может происходить только одна овуляция, в том числе у человека, обычно в ходе каждого цикла сразу несколько фолликулов в обоих яичниках достигают последнего этапа созревания. Развитие одного фолликула у человека занимает больше года – почти 400 дней. К уже развивающимся фолликулам постоянно добавляются новые, так что в любой момент в каждом яичнике имеются фолликулы, находящиеся на всех стадиях развития. У человека в конце каждого цикла к последнему этапу созревания приступает сразу множество фолликулов, но какой-то неизвестный механизм в большинстве случаев обеспечивает главенство одного из них над другими. Обычно только этот главный фолликул переходит к овуляции, а все остальные дегенерируют. Однако бывает и так, что к концу цикла ни одному из фолликулов так и не удается дозреть до овуляции.

Развитием фолликулов в ходе каждого яичникового цикла у всех млекопитающих управляет фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), выделяемый гипофизом – железой размером с горошину, расположенную под головным мозгом. Сами фолликулы по мере развития вырабатывают стероидные гормоны, в том числе эстрогены. Выход яйцеклетки из зрелого фолликула (овуляция) обычно запускается резким выбросом лютеинизирующего гормона (ЛГ) – еще одного вещества, выделяемого гипофизом. После овуляции пустая оболочка фолликула превращается в так называемое желтое тело, и умеренный уровень ЛГ стимулирует выработку желтым телом прогестерона. Если зачатия не происходит, то желтое тело какое-то время сохраняется, а затем, до начала следующего цикла, дегенерирует. Поэтому в яичниковом цикле выделяют фолликулярную фазу, в ходе которой происходит созревание фолликулов, заканчивающееся овуляцией, и лютеиновую фазу, в ходе которой после овуляции происходит формирование желтого тела.

Во время перехода от фолликулярной фазы к лютеиновой у женщин наблюдается небольшое, но отчетливое повышение базальной (ректальной) температуры, измеряемой непосредственно во влагалище, прямой кишке либо ротовой полости в покое после нескольких часов сна. Это наблюдаемое в середине цикла повышение базальной температуры всего на 0,3–0,6 ℃ связано с повышением уровня обмена веществ, который далее остается высоким до конца цикла. Поскольку это повышение обычно происходит вскоре после овуляции, с его помощью нередко отслеживают момент выхода яйцеклетки из яичника. Современные методы гормонального анализа намного чувствительнее и позволяют надежнее отслеживать этот момент, но и грубый метод измерения базальной температуры тоже по-прежнему используется.

Хотя базовая схема яичникового цикла одинакова у всех млекопитающих, между ними существуют принципиальные различия в том, как овуляция соотносится со спариванием (копуляцией). У некоторых млекопитающих, таких как кошки, кролики и тупайи, овуляция запускается именно спариванием, которое вызывает выброс ЛГ. Биологи называют такую овуляцию индуцированной. Если самка в течение яичникового цикла не спаривается, цикл ограничивается фолликулярной фазой: овуляции не происходит, и желтое тело не формируется. Продолжительность такого цикла невелика. Некоторым млекопитающим, например мышам, свойствен немного иной вариант подобного цикла: овуляция происходит и без спаривания, но для формирования желтого тела спаривание необходимо. Результат в обоих случаях один и тот же: желтое тело формируется лишь в том случае, если произошло спаривание. Для простоты можно не делать различий между этими вариантами и называть то и другое индуцированной овуляцией.

Индуцированная овуляция резко отличается от механизма, свойственного другим млекопитающим (в том числе людям), у которых овуляция происходит независимо от спаривания. Выброс ЛГ в ходе каждого цикла происходит под действием внутренних причин и запускает овуляцию, за которой следует формирование желтого тела. Такую овуляцию, для которой не требуется спаривание, называют спонтанной. Яичниковый цикл, не зависящий от спаривания и всегда включающий овуляцию и формирование желтого тела, обычно продолжителен, так как в него входит как фолликулярная, так и лютеиновая фаза. Таким образом, всех млекопитающих можно разделить на тех, у кого цикл непродолжителен и зависит от спаривания, и тех, у кого он продолжителен и от спаривания не зависит.

Представителям каждой из основных групп млекопитающих обычно свойствен один и тот же тип яичникового цикла. Например, у хищных, насекомоядных, грызунов и тупай цикл обычно непродолжительный и зависит от спаривания, а у приматов, копытных, дельфинов и слонов – обычно продолжительный и от спаривания не зависит. У женщин, как и у всех других приматов, цикл включает спонтанную овуляцию, за которой автоматически следует формирование желтого тела, так что эта черта была, по-видимому, свойственна уже общему предку всех приматов, жившему более 80 млн лет назад. Средняя общая продолжительность цикла не только у человека, но и у других видов приматов обычно составляет около месяца, так что и у предков всех приматов она, по-видимому, была сравнимой.

В 1554 году 38-летняя английская королева Мария I вышла замуж за испанского короля Филиппа II. Учитывая ее возраст и положение, она была более чем заинтересована в рождении сына. Всего через два месяца один из ее врачей объявил, что королева беременна. Об этом, как утверждалось, свидетельствовали все симптомы: постепенное увеличение живота и характерная для беременных утренняя тошнота. Однако девять месяцев спустя никакого младенца не появилось на свет. Высказывалось предположение, что горькое разочарование по этому поводу и было непосредственной причиной казней, за которые Марию прозвали Кровавой. Через три года история с беременностью повторилась. На сей раз здоровье королевы оказалось подорвано, что способствовало ее преждевременной смерти.

Считается, что у королевы Марии была так называемая ложная, или истерическая, беременность – редкое явление, связанное с серьезными эмоционально-психологическими расстройствами. Зигмунд Фрейд писал в своих воспоминаниях, что самая известная его пациентка, Анна О., была ошибочно убеждена в том, что беременна от своего предыдущего психоаналитика – Йозефа Брейера. Симптомы ложной беременности могут сильно варьировать, но женщин, страдающих этим недугом, обычно объединяет одно общее свойство: отчаянное стремление родить ребенка. В большинстве случаев ложная беременность наблюдается у женщин, которым за тридцать или за сорок. Встречается это явление крайне редко: в настоящее время в США одна ложная беременность приходится примерно на 7000 истинных. Ложная беременность может сопровождаться многими симптомами, характерными для настоящей беременности, такими как прекращение менструаций, перепады настроения, необычные желания, утренняя тошнота, увеличение и размягчение груди, рост живота, ощущение движений в матке и увеличение массы тела.

У млекопитающих с индуцированной овуляцией ложная беременность проявляется совсем по-другому. Если спаривание заканчивается оплодотворением, как обычно и бывает в естественных условиях, то выделяемый желтым телом прогестерон помогает развитию и поддержанию беременности. Если же оплодотворения не происходит, то выработка прогестерона желтым телом не приносит никакой пользы, но обычно приводит к развитию ложной беременности. Это нередко случается с кошками после спаривания с бесплодным котом. У самок таких млекопитающих ложная беременность сопровождается некоторыми изменениями, характерными для истинной беременности, такими как усиление притока крови к матке и утолщение ее внутренней слизистой оболочки. Однако на каком-то этапе организм самки понимает, что никакие детеныши у нее в матке не развиваются, и ложная беременность завершается. Когда это происходит, из матки нередко выходят кровь и отслоившиеся ткани, как при менструациях. Но между отмиранием ткани после ложной беременности и таким особым случаем, как менструации, есть принципиальная разница, о которой будет рассказано ниже.

В течение последних четырех или пяти дней яичникового цикла женщина теряет в среднем около 30 мл крови. Таким образом, количество крови, теряемой за год, составляет почти пол-литра (а у некоторых женщин и в четыре раза больше). Эти кровотечения связаны с отслоением внутренней слизистой оболочки матки, начинающимся, когда желтое тело дегенерирует и лютеиновая фаза цикла подходит к концу. Данное явление называют менструациями – от латинского mensis (месяц), потому что повторяется оно приблизительно раз в месяц. Термин «менструации» принято использовать применительно к видам, у которых в конце цикла наблюдаются кровотечения, хотя некоторые авторы вносят путаницу, называя менструациями яичниковые циклы всех приматов. Продолжительный яичниковый цикл свойствен подавляющему большинству приматов, но в отношении кровотечений в конце цикла между разными приматами есть существенная разница. У лемуров и лори таких кровотечений не наблюдается, потому что плацента не проникает в глубь внутренней оболочки матки, и эта оболочка не отслаивается у них даже в конце беременности. Менструальные кровотечения свойственны только обезьянам и человеку, причем у человека они намного сильнее выражены, чем у любых других приматов.

Менструальный цикл подробно изучен у обезьян Старого Света и у человека, но по-прежнему неясно, зачем нужны маточные кровотечения. У долгопятов, обезьян и человека, в отличие от лемуров и лори, плацента глубоко проникает во внутреннюю оболочку матки и непосредственно соприкасается с кровеносными сосудами стенки матки. Во время лютеиновой фазы яичникового цикла с внутренней оболочкой матки происходят различные изменения. Эти изменения, в том числе резкое разрастание системы кровеносных сосудов и их значительное увеличение в размерах, готовят матку к прикреплению плаценты и поддержанию первых этапов ее развития на случай, если произойдет зачатие. Кроме того, во время лютеиновой фазы внутренняя оболочка матки (эндометрий) существенно утолщается. Если зачатие не происходит, лютеиновая фаза заканчивается менструацией. Долгие годы считалось, что менструации у людей и обезьян – это не более чем отслоение лишних тканей матки.

Но в 1993 году Марджи Профет предложила принципиально новое объяснение эволюционного происхождения менструаций, получившее широкую известность. В своей статье, которая теперь часто цитируется, исследовательница выдвинула гипотезу, согласно которой менструальные кровотечения защищают матку и яйцеводы от микробов, переносимых сперматозоидами. Эта версия казалась правдоподобной, ведь патогены, путешествующие автостопом на сперматозоидах или в семенной жидкости, могут, разумеется, представлять серьезную угрозу для женских половых путей. И все же, как показал дальнейший анализ, у этой идеи есть один принципиальный изъян. Можно было бы ожидать, что с проблемами, связанными с переносимыми сперматозоидами микробами, должны сталкиваться едва ли не все млекопитающие, а значит, и менструации должны быть свойственны им всем. Марджи Профет утверждала, что это и правда так, но ее утверждение просто не соответствует действительности. Кроме обезьян и человека наличие настоящих менструаций достоверно установлено только у некоторых летучих мышей и необычных африканских зверьков – прыгунчиков.

Более того, естественный отбор явно должен был способствовать развитию средств защиты матки от микробов, разъезжающих на сперматозоидах. Судя по всему, одна из функций слизи, обильно выделяемой шейкой матки у млекопитающих, состоит именно в том, чтобы препятствовать попаданию в матку микробов, оказывающихся во влагалище во время копуляции. Кроме того, во влагалище обычно присутствуют лейкоциты, функция которых тоже состоит в том, чтобы бороться с проникающими внутрь микробами. Так что у нас нет никаких убедительных свидетельств того, что появление настоящих менструаций связано с противодействием микробам, которых могут переносить сперматозоиды. Эта версия представляется и вовсе нелогичной, если принять во внимание, что у людей половой акт может происходить и за четыре недели до следующей менструации. За такой продолжительный промежуток времени у микробов была бы масса возможностей размножиться и распространиться по всей матке и дальше по яйцеводам.

В настоящее время не существует общепринятого объяснения происхождения менструаций. Любая предлагаемая версия должна объяснять в том числе и существенную потерю крови, происходящую при менструациях у женщин. Вместе с 30 мл крови из организма уходит ощутимое количество железа – жизненно необходимого микроэлемента, который нередко оказывается в дефиците. Особо сильные менструальные кровотечения могут приводить к анемии или усугублять имеющийся дефицит железа. Результаты одного исследования, проведенного в Бразилии, показали, что в организме женщин, теряющих за один цикл больше 60 мл крови, могут истощаться запасы железа, а если объем кровопотерь превышает 90 мл, это нередко приводит к развитию клинических проявлений анемии. Ясно, что появление и сохранение таких серьезных кровотечений должны были поддерживаться сильным давлением отбора в ходе эволюции человека, по сравнению с которым у обезьян крови при менструациях теряется значительно меньше.

Антрополог Беверли Страссманн выдвинула гипотезу, согласно которой менструации развились в ходе эволюции как адаптация, позволяющая экономить энергию. Циклическое утолщение и истончение внутренней оболочки матки свойственно всем млекопитающим, но особенно ярко выражено у обезьян и человека. Судя по оценкам уровня потребления энергии внутренней оболочкой человеческой матки, основанным на изучении процессов, происходящих в тонких слоях ткани, к концу лютеиновой фазы этот показатель возрастает в 7 раз по отношению к своему исходному значению. По мнению Беверли Страссманн, поддержание разросшейся внутренней оболочки матки требовало бы от организма бо́льших затрат энергии, чем требует регенерация этой оболочки в ходе каждого цикла. Исследовательница полагает, что менструальные кровотечения представляют собой побочный эффект, возникающий оттого, что количество крови, поступающей к внутренней оболочке матки, оказывается слишком большим для ее реабсорбции. Кроме того, Страссманн обратила внимание на еще один изъян гипотезы Профет: в тех обществах, где нет контрацепции, у женщин в репродуктивные годы редко бывают менструации. Эти представления подтверждаются многолетними наблюдениями исследовательницы за племенем догонов в Мали. У женщин этого племени за всю жизнь рождается в среднем около девяти детей и менструации происходят сравнительно редко, особенно в годы наибольшей плодовитости. И все же данная гипотеза, связанная с экономией энергии, не объясняет, почему у человека при менструациях теряется намного больше крови, чем у любых других приматов.

В 2009 году группа ученых, которую возглавлял гинеколог Ян Бросенс, предложила интересное новое объяснение происхождения менструаций. Зная, что настоящие менструации встречаются только у обезьян, человека и немногих других млекопитающих, исследователи обратили внимание на то, что менструации, как и беременность, сопряжены с воспалительными процессами, и предположили, что менструации служат для подготовки матки к сопряженному с беременностью глубокому проникновению плаценты зародыша в материнские ткани. Одно из достоинств этого объяснения состоит в том, что оно позволяет связать сильные кровопотери, происходящие при менструациях у женщин, с исключительно глубоким проникновением плаценты человеческого зародыша в стенку матки. Возможно, что это объяснение поможет разобраться в некоторых встречающихся у людей загадочных расстройствах менструаций и беременности.

Наконец, следует рассмотреть и еще одно возможное объяснение, хотя данных, свидетельствующих в его пользу, имеется мало. У млекопитающих, которым свойственны настоящие менструации, сперматозоиды могут какое-то время храниться в некоторых участках половых путей самки. Отсюда напрашивается предположение, что отслоение тканей и потери крови, происходящие при менструациях, могут служить для того, чтобы в конце яичникового цикла удалять из женских половых путей старые сперматозоиды.

Общепризнано, что время, в течение которого сперматозоиды могут сохранять жизнеспособность в женских половых путях, ограничено, и у большинства млекопитающих, в том числе у человека, обычно не превышает двух дней. Но не так давно стало известно, что у человека сперматозоиды могут в немалых количествах храниться в особых кармашках внутри шейки матки – криптах. Эти крипты играют ключевую роль и в выработке слизи – водянистого геля, которому уделялось немало внимания в обсуждениях половых циклов и плодовитости человека. Где-то в середине цикла консистенция этой слизи становится разреженной, как у сырого яичного белка, и считается, что этот момент приблизительно соответствует времени овуляции.

Биофизик Эрик Одеблад выделил четыре основных типа слизи, вырабатываемой шейкой матки человека (G, L, P и S). Каждый из этих типов слизи выполняет свои функции. Разные типы слизи образуются в разных криптах, расположенных в определенных участках шейки матки, и в течение менструального цикла соотношение количеств разных типов слизи меняется. При подготовке к овуляции происходит накопление слизи типа L, препятствующей попаданию в матку аномальных сперматозоидов, а также слизи типа S, которая помогает нормально сформированным сперматозоидам находить дорогу в крипты в шейке матки. На какое-то время сперматозоиды оказываются закупоренными внутри крипт, отверстия которых закрывают слизевые пробки. Ко времени овуляции эти пробки растворяются под действием слизи типа P. Сперматозоиды выходят из крипт и могут начинать движение в сторону яйцевода. В начале цикла и во время лютеиновой фазы, следующей за овуляцией, слизь типа G образует в нижней части шейки матки перегородку, пройти через которую сперматозоидам не так-то просто.

Иными словами, в слизи, выделяемой шейкой матки, сперматозоиды могут в течение нескольких дней оставаться жизнеспособными. Специалист по репродуктивной биологии Джон Гулд продемонстрировал, что после осеменения сперматозоиды могут до 80 часов сохранять способность к оплодотворению яйцеклетки. Более того, подвижные сперматозоиды, плавающие с нормальной скоростью, удавалось обнаружить в женских половых путях даже через пять дней после осеменения. В ходе еще одного исследования, проведенного группой, которой руководил гинеколог Майкл Зинаман, были изучены сперматозоиды, выделенные из образцов слизи, взятых у женщин через некоторое время (до трех дней) после искусственного осеменения. Большинство сперматозоидов, обнаруженных во всех образцах, оказались жизнеспособными. Исследователи пришли к выводу, что условия шейки матки позволяют поддерживать сперматозоиды в рабочем состоянии, а значит, этот отдел женских половых путей служит для хранения сперматозоидов.

О слизи, выделяемой шейкой человеческой матки, известно многое, но лишь немногое известно о сперматозоидах, которые встречаются в этой слизи. О том, как именно осуществляется хранение сперматозоидов в криптах, мы знаем до обидного мало. Единственным источником сведений об этом остается знаменательная работа, опубликованная в 1980 году гинекологом Вацлавом Инслером и его коллегами. Ученые провели эксперименты с 25 женщинами, вызвавшимися участвовать в исследовании в качестве испытуемых. Всем этим женщинам предстояло хирургическое удаление матки (гистерэктомия), и они согласились за день до операции пройти искусственное осеменение. Испытуемых разделили на три группы. Девяти женщинам заранее вводили эстроген и осеменили их нормальной спермой, девяти вводили гормон, подобный прогестерону, и тоже осеменили их нормальной спермой, а семи вводили эстроген и осеменили их аномальной спермой. На следующий день после осеменения матки у испытуемых были удалены, и исследователи изучили на серийных срезах крипты с хранящимися в них сперматозоидами.

Обнаруженные крипты существенно различались по размеру, и сперматозоиды хранились преимущественно в более крупных из них, располагавшихся вдоль шейки матки. Было показано, что уже через два часа после осеменения сперматозоиды поселились в криптах по всей длине шейки матки. Инслер и его коллеги рассчитали долю крипт, содержавших сперматозоиды, и плотность сперматозоидов в криптах. Оказалось, что в матках, заранее обработанных эстрогеном, оба показателя были достоверно выше, чем в матках, обработанных гормоном, подобным прогестерону. В первом случае в криптах каждой матки хранилось до 200 000 сперматозоидов, а во втором их максимальное число на одну матку было в четыре раза меньше. Кроме того, исследователи установили, что для хранения сперматозоидов принципиальное значение имеет качество спермы. И доля крипт, содержащих сперматозоиды, и плотность сперматозоидов оказались намного меньше в матках испытуемых, осемененных аномальной спермой. По сути, эти данные указывают на то, что сохранение сперматозоидов в криптах человеческой матки намного вероятнее во время фолликулярной фазы, когда особенно высок уровень эстрогена, и что нормальные сперматозоиды имеют больше шансов попасть на хранение в крипты, чем аномальные. Более того, Инслер и его коллеги сообщили, что им удалось обнаружить в выделенной шейкой матки слизи живые сперматозоиды даже на девятый день после осеменения. Исходя из всех этих данных, исследователи предположили, что шейка матки служит резервуаром сперматозоидов, из которого жизнеспособные сперматозоиды постепенно выпускаются, чтобы начать движение в сторону яйцевода. Такое медленное, управляемое выпускание может обеспечивать длительное выживание сперматозоидов, способных к оплодотворению.

Имеются также некоторые данные, указывающие на то, что сперматозоиды могут некоторое время храниться не только в шейке матки, но и в яйцеводе. Известно, что у людей и многих других млекопитающих сперматозоиды могут прикрепляться к внутренней оболочке яйцевода. Специалистка по репродуктивной физиологии Джоанна Эллингтон и ее коллеги изучали подобное прикрепление сперматозоидов к извлеченным из яйцевода клеткам внутренней оболочки. Исследователи установили, что сперматозоиды, плохо прикрепляющиеся к таким клеткам, демонстрируют различные аномалии, в отличие от сперматозоидов, которые остаются прикрепленными. Таким образом, прикрепление к внутренней оболочке яйцевода может служить дополнительным механизмом отбора сперматозоидов более высокого качества.

Здесь нам стоит подробнее рассмотреть ход менструальных циклов у женщин. Первым днем цикла в медицине принято считать первый день менструального кровотечения, а последним – последний день перед следующей менструацией. В научных статьях и медицинских учебниках речь обычно идет о неком идеализированном цикле, который длится около четырех недель и в котором овуляция происходит в середине периода между двумя менструациями. Регулярные месячные циклы с овуляцией в середине считаются нормой, а значительные отклонения от этой схемы – аномалиями. Но эта стандартная модель, предполагающая, что цикл работает «как часы», не вполне соответствует действительности и может ввести в заблуждение. На самом деле женским циклам свойственна немалая изменчивость, сама по себе тоже имеющая биологический смысл.

В своей классической статье 1967 года специалист по репродуктивной биологии Алан Трелор и его коллеги оценили характер изменчивости менструаций в течение всей жизни женщины. На протяжении первых пяти лет после первого менструального кровотечения (менархе) продолжительность цикла подвержена сильной изменчивости и в среднем больше, чем в годы наибольшей плодовитости. Затем циклы становятся более упорядоченными, а их продолжительность на протяжении примерно 25 лет постепенно уменьшается с возрастом. После этого она вновь увеличивается и ближе к концу репродуктивного периода, во время перехода к менопаузе, становится намного более изменчивой. В это время средняя продолжительность цикла составляет уже не четыре, а целых восемь недель. В период наибольшей плодовитости, с 20 до 45 лет, средняя продолжительность менструального цикла за каждый год остается довольно близкой к четырем неделям. Вместе с тем среднегодовые значения этого показателя могут существенно различаться у разных женщин, варьируя от 26 дней до 31 дня. При этом у одной и той же женщины продолжительность разных циклов может, как нетрудно догадаться, варьировать еще сильнее. Обычный диапазон этих вариаций – от трех до пяти недель, но встречаются и циклы, выходящие за рамки этого диапазона.

В другой статье гинеколог Кирстин Мюнстер и ее коллеги проанализировали изменчивость цикла у женщин в масштабе целой страны. В Дании девочкам на школьных занятиях по санитарному просвещению советуют вести календарь месячных, и исследователи попросили женщин в возрасте от 15 до 45 лет поделиться данными о своих месячных за 1988 год. За немногими исключениями продолжительность цикла у одной женщины обычно составляла от 21 до 35 дней. Однако у трети женщин максимальная разница между продолжительностью разных циклов одного года превышала 15 дней. Интересно, что циклы сильнее варьировали у представительниц более низких социально-экономических классов, заставляя предположить, что базовый уровень изменчивости может увеличиваться под действием факторов среды. В медицинских кругах распространено убеждение, что стандартная максимальная разница между продолжительностью разных циклов у одной женщины составляет 10 дней, от 23 до 33, и многие гинекологи рассматривают бо́льшую изменчивость как патологию. На этот счет исследователи пришли к следующему выводу: «Если бы это было так, это означало бы, что примерно у двух из каждых трех датчанок следовало бы заподозрить болезнь или по меньшей мере какое-то… нарушение». Необходимо помнить о том, что менструальный цикл у женщин подвержен значительным изменениям, и не удивляться тому, что он не работает как часы, то есть в строгом соответствии с моделью.

На яичниковых циклах, как и на выработке сперматозоидов, может сказываться психологический стресс. Здесь тоже поучительны результаты, полученные Дитрихом фон Хольстом в экспериментах, посвященных социальному стрессу у тупай. Если двух взрослых самок сажают в одну клетку, одна из них через несколько часов занимает доминирующее положение, а другая – подчиненное, и чем дольше они живут в одной клетке, тем более тяжелые симптомы социального стресса демонстрирует подчиненная самка. Через несколько дней у нее прекращаются яичниковые циклы, и яичники полностью отключаются. Подобные симптомы наблюдаются и у некоторых других приматов. У самок обыкновенной игрунки (одного из видов обезьян Нового Света), занимающих подчиненное положение в социальной группе, подавляется овуляция, хотя другие проявления социального стресса и не так тяжелы, как у тупай. Подавление овуляции, наблюдаемое у подчиненных самок тупай и игрунок, представляет собой адаптацию, помогающую экономить ресурсы, на всякий случай воздерживаясь от размножения до тех пор, пока социальное положение не улучшится. Для подчиненных самок безопаснее приостановить работу яичников, чем забеременеть и страдать от агрессии со стороны самок-доминантов.

Связь нарушений менструального цикла с психологическим стрессом давно отмечалась и у женщин. Множество данных косвенно свидетельствуют о том, что некоторые психологические условия могут отрицательно влиять на работу яичников. Один из ярких примеров такого влияния относится к печальным событиям Второй мировой войны. В 1941 году японцы интернировали сотни гражданок Великобритании, находившихся в Гонконге, поместив их в концентрационные лагеря. Гинеколог Энни Сиденхем, которая сама была в числе интернированных, впоследствии сообщала, что у половины заключенных этих лагерей в возрасте от 15 до 45 лет менструации полностью прекратились, причем это произошло сразу после попадания в концлагерь, задолго до того, как на здоровье могло сказаться недоедание. Через некоторое время, от трех месяцев до полутора лет, менструации возобновлялись. Энни Сиденхем пришла к резонному выводу, что прекращение менструаций в данном случае было связано с эмоциональным шоком, вызванным войной и заключением.

Еще один убедительный пример влияния сильного стресса на менструальный цикл описан в работе 2007 года, основанной на результатах обследований женщин, недавно оказавшихся в тюрьме и приговоренных к длительному заключению. Эпидемиолог Дженифер Оллсворт проанализировала данные обследований почти 450 таких женщин репродуктивного возраста. Нарушения менструальных циклов оказались среди них обычным явлением: те или иные отклонения были отмечены почти у каждой третьей, а у одной из десяти менструаций не было в течение трех месяцев или дольше. Разумеется, многие из этих женщин получили психологические травмы задолго до того, как попали в тюрьму. Больше половины из них в детстве или в зрелом возрасте были жертвами сексуального насилия. Риск развития в заключении нарушений менструального цикла оказался почти вдвое выше среди тех женщин, у которых кто-то из родителей был алкоголиком или наркоманом, а также у тех, кто когда-либо сталкивался с физическим или сексуальным насилием. Кроме того, исследовательница обнаружила между женщинами с менструальными нарушениями и женщинами с нормальными менструальными циклами достоверные различия, касающиеся опыта беременности и родов. По среднему числу беременностей обе группы оказались близки, но среди женщин с менструальными нарушениями оказалось заметно меньше родивших хотя бы одного ребенка.

В настоящее время общепризнано, что сильный психологический стресс может вызывать нарушения менструальных циклов. Но на работу яичников могут влиять и другие факторы, такие как физические упражнения, снижение массы тела и рацион питания, поэтому связь между умеренным психологическим стрессом и более тонкими нарушениями циклических процессов, происходящих в яичниках, установить уже сложнее. Кроме того, вполне возможно, что яичниковые циклы меняются и в зависимости от времени года, что еще больше усложняет интерпретацию наблюдаемых у женщин циклов. В сезонные явления следует вникнуть и для того, чтобы понять происхождение менструального цикла и глубже разобраться в механизмах зачатия и во всем репродуктивном цикле человека.

Глава 2

Циклы и сезоны

Эволюция происходит в естественных местообитаниях, поэтому именно там следует искать истоки поведенческих и физиологических особенностей, в том числе сезонных и циклических явлений, свойственных всем видам животных. В 1968 году мне впервые довелось наблюдать половое поведение приматов в природе и наглядно убедиться в его сезонном характере. Исследования, которые я проводил до этого, показали, что серые мышиные лемуры (крошечные существа весом всего около 60 г) обладают многими признаками общего предка всех приматов, в том числе и человека. Понаблюдав за некоторыми основными особенностями размножения серых мышиных лемуров в неволе, в колонии, которую я создал в Университетском колледже Лондона, я поехал на Мадагаскар, чтобы изучать этих миниатюрных приматов в природе.

В результате мне удалось составить общее представление о ходе размножения этого вида в его естественной среде обитания. Взрослые самки одна за другой становятся способны к спариванию в конце сентября – начале октября. Большинство из них сразу беременеют и приносят потомство в конце ноября – начале декабря, после примерно двухмесячной беременности. Когда приближается брачный период, семенники у самцов увеличиваются в размерах и к началу спаривания оказываются в 10 раз больше, чем были. Я убедился, что сезон размножения серых мышиных лемуров в одном и том же месте приходится из года в год на одно и то же время, как уже было показано другими исследователями, изучавшими этих приматов в природе. Когда я вернулся на Мадагаскар в 1970 году, чтобы продолжить свои исследования в том районе, все этапы размножения серых мышиных лемуров наблюдались точно в те же сроки.

Отсюда возникает закономерный вопрос: почему данный вид из года в год приносит потомство в одно и то же время и что заставляет самцов и самок спариваться за два месяца до этого? Ключ к ответу на этот вопрос виделся мне в том, что потомство серых мышиных лемуров появляется на свет в сезон дождей, который начинается на Мадагаскаре в ноябре, а заканчивается в апреле. Кроме того, именно этот период на Мадагаскаре самый жаркий, поэтому с самого начала я полагал, что на время размножения лемуров должны влиять или осадки, или температура.

Но какое отношение все это имеет к репродуктивным циклам человека? Распространено мнение, что нормальное состояние для женщин – это регулярные менструальные циклы, время от времени прерываемые беременностью. Но если посмотреть на самок приматов в природе, можно убедиться, что у них беременности редко предшествует большое количество циклов. За беременностью обычно следует выкармливание детеныша, и после его окончания до начала следующей беременности обычно проходит лишь несколько яичниковых циклов. Мои исследования серых мышиных лемуров на Мадагаскаре показали, что у самок этого вида зачатие обычно происходит в течение первого же цикла брачного периода. После двухмесячной беременности и рождения детенышей у самки есть еще один шанс зачать потомство до конца сезона размножения, который завершается в марте. Таким образом, у самки обычно бывает не более двух яичниковых циклов и двух беременностей в год. У половозрелых самок макак маготов, высших приматов, за которыми я наблюдал на Гибралтаре, каждый год обычно бывает один или два яичниковых цикла и одна беременность. Как и у мышиных лемуров, зачатие у большинства плодовитых самок происходит в течение первого или второго яичникового цикла во время брачного периода, который приходится на осень. Весной, после шестимесячной беременности, наступают роды, и до следующей осени макаки уже не спариваются.

У человека, в отличие от приматов со строго сезонным размножением, таких как мышиные лемуры и макаки маготы, дети рождаются круглый год. Тем не менее в обществах охотников и собирателей, не имеющих доступа к противозачаточным средствам, женщины на протяжении значительной части жизни обычно либо беременны, либо кормят младенца. В этих обществах каждой новой беременности у женщины в большинстве случаев предшествует лишь несколько менструальных циклов. Антрополог Беверли Страссманн, исследовавшая в Западной Африке племя догонов, обитающих в деревнях на центральном плато Мали, показала, что за всю жизнь у женщин этого народа в среднем проходит около сотни менструаций. Имеющиеся у нас данные о доиндустриальных обществах свидетельствуют о том, что жизнь женщин в таких обществах протекала примерно так же, как и в деревнях догонов: беременности следовали одна за другой, время от времени перемежаясь менструальными циклами. В современных промышленно развитых обществах дела обстоят совсем иначе: в среднем у женщин бывает намного меньше беременностей и в течение всей жизни происходит около 400 менструаций. Но эволюция явно приспособила женщин к тому, чтобы бо́льшую часть времени либо вынашивать ребенка, либо кормить его грудью. Что это означает для современных женщин?

Принцип действия противозачаточных таблеток состоит в том, что они препятствуют овуляции, но в остальном поддерживают обычный ход менструального цикла. В основе этого принципа лежит представление о естественности для женщин долгой череды менструальных циклов, хотя на самом деле значительно более естественно много беременностей лишь с небольшим числом циклов в промежутках между ними. Вместе с тем у человека, в отличие от большинства других млекопитающих, зачатие может происходить в любое время года, а значит, возможность того, что у женщин несколько яичниковых циклов будут следовать один за другим, на самом деле больше. Учитывая это, можно предположить, что самыми эффективными противозачаточными таблетками окажутся такие, которые будут вызывать менструацию время от времени, но не после каждого цикла, подобно тому, что происходит в природе.

Люди занимаются сексом и способны к зачатию на протяжении всего года, но не свойственны ли и нам какие-то сезонные изменения, на первый взгляд не заметные? В литературных произведениях, например в стихотворении Теннисона «Локсли-холл», нередко можно встретить утверждение, что по весне юные умы особенно чутки «к любовной грезе». К сожалению, ни стихи, ни народная мудрость не скажут нам, в равной ли степени это присуще юным умам мужского и женского пола. В научной литературе, в свою очередь, имеется немало данных, указывающих на то, что рождаемость у человека обычно имеет сезонную динамику, достигая в определенное время года максимума, а затем, примерно шесть месяцев спустя, отчетливо снижаясь до минимума. Анализ сведений о датах рождения детей, собранных в разных районах Северного полушария в те времена, когда надежные методы контрацепции еще не применялись повсеместно, свидетельствует о том, что максимальная рождаемость обычно наблюдалась весной, хотя есть немало исключений из этого правила. В промышленно развитых обществах на сезонную динамику рождаемости влияют особенности стиля жизни современного человека. Примечательно, что, судя по некоторым данным, даже в таких обществах сезонные изменения рождаемости в какой-то степени сохраняются.

Не стоит, исходя из данных о сезонных изменениях рождаемости, спешить с выводами о сезонных изменениях частоты половых актов. Вполне можно предположить, что сезонным изменениям подвержена только вероятность зачатия, в то время как частота половых актов остается постоянной. Но как бы там ни было, оценка Теннисона была, кажется, очень далека от истины. Учитывая, что беременность у человека длится около девяти месяцев, максимальная рождаемость весной должна соответствовать максимальной частоте зачатий (и, быть может, половых актов), приходящихся на середину лета.

Бельгийский ученый-энциклопедист Адольф Кетле́, внесший ощутимый вклад в астрономию, математику, статистику и социологию, одним из первых отметил сезонные изменения рождаемости у человека. Сегодня Кетле особенно известен как разработчик индекса массы тела (индекса Кетле), который в незначительно измененном виде по-прежнему используется в современных исследованиях, касающихся индивидуального развития человека. В своем трактате о рождаемости и смертности, вышедшем в 1869 году в Брюсселе, Кетле проанализировал данные о рождаемости в Нидерландах за 12 лет, с 1815 по 1826 год. На приведенных им графиках можно видеть отчетливый пик в феврале – марте, глубокий провал в июле и второй небольшой пик в сентябре – октябре. Кетле отметил, что сезонная динамика рождаемости намного сильнее выражена в деревнях, чем в городах, и связал это с различиями температуры окружающей среды. Данные, полученные в Южном полушарии, убедили Кетле в том, что сезонные изменения рождаемости у человека определяются изменениями в положении солнца на небе. С тех пор, особенно начиная с 1990-х годов, было получено множество новых данных об изменениях рождаемости в течение года.

Одной из вех на пути изучения сезонной динамики рождаемости у человека стала классическая монография географа Элсуорта Хантингтона «Сезон рождения» (The Season of Birth), вышедшая в 1938 году. Хантингтон, географ, 40 лет проработавший в Йельском университете, изучал реакции людей на климатические факторы и выявил множество сезонных явлений в жизни человека. Он был одним из ведущих представителей школы, учившей, что на человеческое поведение напрямую влияют физические факторы окружающей среды. Предметом особого интереса Хантингтона было влияние месяца рождения на способности и достижения людей.

Поворотным этапом в изучении природы подобных явлений стала публикация в 1966 году трех статей биолога Урсулы Каугилл, как и Хантингтон много лет проработавшей в Йеле. Исследовательница изучила записи о рождениях в человеческих популяциях разных уголков мира и убедительно продемонстрировала, что сезонная динамика рождаемости наблюдается почти повсеместно. Интересно, что в разных регионах пики и спады рождаемости отмечались в разное время года. Каугилл показала, что динамика рождаемости в Южном полушарии обычно находится в противофазе по отношению к динамике, наблюдаемой в Северном полушарии. Она сделала вывод, что сезонные изменения рождаемости определяются прежде всего местными климатическими условиями, на которые накладывается влияние культурных особенностей.

Урсула Каугилл предположила, что на частоту зачатий может влиять температура окружающей среды. Кроме того, она отметила, что в урбанизированных и индустриализованных районах наблюдаются выраженные в разной степени отклонения от обычной сезонной динамики рождаемости. В качестве одного из примеров таких отклонений исследовательница привела данные о крещении младенцев в английском городе Йорке с 1538 по 1812 год. Первые два столетия, с 1538 по 1752 год, наблюдаемая динамика была аналогична той, которую описал Кетле для Нидерландов в XIX веке. Каждый год наблюдалось два отчетливых пика: один с февраля по апрель, а другой – с сентября по ноябрь. Однако после 1752 года колебания рождаемости стали намного слабее и сезонная динамика рождаемости начала приближаться к современной.

За основополагающими трудами Урсулы Каугилл последовали многочисленные публикации, посвященные сезонной динамике рождаемости у человека. Среди них особенно примечательны работы, демонстрирующие поразительное сходство изменений этой динамики, наблюдавшихся в нескольких европейских странах в течение XX века. В одной из таких работ, опубликованной в 2007 году, группа исследователей, которой руководил биолог Рамон Канчо-Кандела, провела анализ впечатляющего объема данных о рождениях более 33 млн детей в Испании за 60 лет, с 1941 по 2000 год. Результаты анализа показали, что в течение этого периода сезонные колебания рождаемости постепенно ослабевали и в конце концов сошли на нет. Вначале налицо были два пика: большой в апреле и поменьше в сентябре, но после 1970 года динамика начала меняться, оба пика постепенно становились менее выраженными, пока наконец в 1990-х годах не исчезли совсем. Итак, результаты нескольких исследований свидетельствуют о том, что в европейских человеческих популяциях динамика рождаемости первоначально характеризовалась присутствием главного пика весной и второстепенного – осенью. Однако в течение прошлого столетия эта динамика становилась менее выраженной и иногда менялась на иную.

В 1994 году демографы Дэвид Лэм и Джеффри Майрон сделали вывод о том, что, хотя динамика рождаемости и может меняться, «выраженная и устойчивая динамика рождаемости наблюдается практически во всех человеческих популяциях». Биолог Франклин Бронсон пришел к похожему выводу и проанализировал целый ряд факторов среды, которыми может быть вызвано это явление, в частности, сезонные изменения температуры и рациона питания. Он отметил, что на овуляцию, по-видимому, влияет степень доступности пищи, зависящая от времени года. Недоедание или чрезмерные траты энергии на добывание пищи могут задерживать половое созревание и уменьшать частоту овуляций. В районах с жарким климатом сезонные повышения температуры могут также подавлять выработку сперматозоидов в степени, достаточной для снижения вероятности зачатия, хотя не исключено, что это относится только к тем мужчинам, которые носят одежду, препятствующую охлаждению мошонки. Кроме того, высокие температуры в жаркое время года могут подавлять овуляцию и уменьшать вероятность выживания зародышей на ранних стадиях развития. Также высказывалось предположение, что снижение частоты зачатий в самые жаркие месяцы может быть связано с пониженной половой активностью. Короче говоря, предлагалось немало разных объяснений свойственных человеческим популяциям сезонных изменений рождаемости.

Неудивительно, что многие исследователи пытались связать сезонные явления в размножении человека непосредственно с сезонными изменениями тех или иных факторов среды. Но пытаться объяснить такие явления, исходя из косвенных доказательств, полученных при изучении человеческих популяций, нужно с исключительной осторожностью. Ученые всегда ищут в своих данных закономерности, но это лишь первый шаг на долгом пути к пониманию механизмов наблюдаемых явлений. В идеале любые идеи о таких механизмах нужно проверять экспериментально, но при изучении биологии человека это обычно невозможно. А значит, нужно проявлять особую осмотрительность, чтобы не делать утверждений на основании предварительных и неоднозначных статистических данных. Один мой коллега очень точно заметил: «Есть два типа антропологов: те, кто разбирается в статистике, и те, кто не разбирается».

Главная проблема здесь в том, что нередко может показаться, будто причинно-следственная связь есть там, где ее на самом деле нет. Возьмем, к примеру, график, показывающий связь между размером мозга и размером тела у разных млекопитающих. Из этого графика видно, что с увеличением размеров тела увеличиваются и размеры мозга. Специалист по статистике сказал бы, что размер мозга коррелирует с размером тела. Но существует несколько возможных объяснений этой корреляции. Самое очевидное состоит в том, что что при бо́льшем размере тела размер мозга будет больше. Но некоторые ученые высказывали предположение, что мозг служит своего рода регулятором темпов развития, поэтому возможно также, что как раз размер мозга влияет на размер тела. Вместе с тем между размерами мозга и размерами тела возможна и та или иная обратная связь, благодаря которой они увеличиваются согласованно. Хуже того, наблюдаемая корреляция размеров мозга и размеров тела может быть связана с зависимостью обоих показателей от некого третьего фактора – общей причины, вообще не представленной на графике. В статистике такую общую причину называют вмешивающимся фактором.

Британский специалист по статистике Джордж Удни Юл, выдающийся ученый-новатор и автор классического учебника «Введение в теорию статистики», считается первым, кто привел знаменитый пример работы вмешивающегося фактора. Приятно, что этот пример касается именно размножения человека. Юл отметил, что число младенцев, рождающихся в деревнях в Эльзасе (на северо-востоке Франции), коррелирует с числом аистов, гнездящихся там же: чем больше в деревне аистов, тем больше детей там рождается каждый год. Хотя у нас и может возникнуть соблазн увидеть в этой корреляции доказательство того, что детей действительно приносят аисты, на самом деле все объясняется намного банальнее. Обычно чем больше деревня, тем больше в ней домов с трубами, на которых аисты могут вить гнезда, а кроме того, разумеется, тем больше детей в ней рождается каждый год. Вмешивающимся фактором здесь оказываются размеры деревни. Разобраться в этом случае, как и во многих других, помогает сравнительный подход. Ареал аистов ограничен, и нам нужно обратиться к данным о рождаемости в тех деревнях, где аисты не встречаются. Ясно, что если и в таких деревнях рождаются дети, то вывод о причинно-следственной связи между аистами и появлением детей ошибочен.

К размножению человека относится и немало других примеров корреляции, которую принимали за доказательство причинно-следственной связи. Одно из подобных заблуждений возникло из наблюдения, что женщины, у которых не бывает менструаций, не могут забеременеть. Исходя из этого, люди еще в древности пришли к убеждению, что между менструациями и беременностью существует прямая причинно-следственная связь. Жители западных стран придерживались этого убеждения до 1930-х годов. Причиной беременности издревле считалось смешение спермы с менструальной кровью. Поэтому люди думали, что именно во время менструаций и происходит зачатие. Эти представления сохранялись и долгое время после того, как стало ясно, что для зачатия необходимо оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом: люди ошибочно считали, что овуляция происходит именно во время менструаций. В результате женщинам долгое время советовали избегать секса во время менструаций и считать середину цикла «безопасным периодом». Эти советы диаметрально противоположны тем, что стали давать женщинам после 1930-х годов. Другой пример напрямую связан с сезонными явлениями. Одно исследование показало, что и частота зачатий, и продажи противозачаточных средств достигают максимума летом. На первый взгляд может показаться, будто противозачаточные средства действительно увеличивают вероятность зачатия, но на самом деле это лишь еще одно проявление общего правила, согласно которому динамика разных показателей, меняющихся со временем, может случайно совпадать.

Не только Кетле, Хантингтон и Каугилл, но и многие другие исследователи пытались связать сезонную динамику размножения человека с сезонными изменениями различных факторов среды. Одной из самых популярных была версия, объясняющая эту динамику перепадами температуры, принимая во внимание, как чувствительны яички к нагреванию. Однако в любом районе Земли сезонные изменения температуры остаются из года в год довольно постоянными, так что температурой окружающей среды нельзя объяснить отмечаемые исследователями перемены в сезонной динамике рождаемости. Еще одно похожее объяснение, которое тоже часто приводится, связывает рождаемость с уровнем осадков. Но существует и принципиально иная возможность. Не исключено, что сезонные ритмы размножения выработались в ходе эволюции как приспособление к среднегодовым изменениям условий окружающей среды. В этом случае наблюдаемая динамика может определяться внутренними факторами, а не непосредственным влиянием внешних условий. Как отмечал физиолог Ален Рейнберг, ритмическая активность – одно из фундаментальных свойств всех живых организмов, от одноклеточных до человека.

В свое время, когда исследования внутренних биологических часов еще только начинались, мне представилась уникальная возможность больше узнать об этом предмете. В середине 1960-х, когда я учился в аспирантуре и исследовал поведение тупай в институте Общества Макса Планка в поселке Зеевизен в Германии, неподалеку, в поселке Андекс, располагался другой институт того же общества, где проводились новаторские исследования внутренних часов, позволяющих животным следить за временем. Важнейшая разновидность таких часов, имеющаяся даже у одноклеточных, управляет динамикой активности и биологических процессов в ходе суточных циклов. Продолжительность так называемых циркадных (суточных) ритмов составляет около 24 часов. Этот внутренний механизм определяет временны́е рамки различных процессов приблизительно, а более точная настройка происходит под влиянием сигнальных факторов среды, в первую очередь наличия или отсутствия естественного освещения.

Научно-исследовательский институт в Андексе возглавлял врач и физиолог Юрген Ашофф, один из основателей науки о внутренних часах – хронобиологии. Под его руководством группа исследователей, в которую входил орнитолог Эберхард Гвиннер, для изучения механизмов суточных ритмов провела ряд экспериментов на млекопитающих и птицах. Одно из самых поразительных открытий, сделанных в ходе этих ранних исследований, состояло в том, что, если исключить сигнальные факторы среды, суточные ритмы животных сохраняются, но могут на несколько часов отклоняться в ту или иную сторону от стандартного 24-часового периода. Например, у животного может наблюдаться не зависящий от внешних факторов цикл, период которого составляет около 26 часов. Иными словами, для поддержания 24-часового ритма внутренним часам требуются сигналы извне. Работа этих часов немного напоминает работу не очень точных старинных часов с гирями, которые приходится каждое утро и каждый вечер подводить, чтобы они показывали правильное время. Любой, кому доводилось страдать от последствий дальних перелетов через несколько часовых поясов, в результате чего происходит резкий сдвиг такого важнейшего сигнального фактора, как естественное освещение, знает, как дорого нам приходится платить за вмешательство в работу своих внутренних часов.

В Андексе изучали не только животных, но и людей. Проведя ряд экспериментов на самом себе, Ашофф набрал добровольцев из числа студентов, согласившихся провести определенный срок (до четырех недель) в одиночестве в специальном подземном бункере, устроенном так, чтобы туда не проникали никакие сигналы извне. Перед началом эксперимента каждый испытуемый сдавал все свои часы, после чего получал возможность самостоятельно регулировать собственную активность, включая и выключая свет. Чтобы не получать никаких сигналов о времени от обслуживающего персонала, участники эксперимента сами готовили себе пищу. Кроме того, каждому из них выдавали на каждый день по одной бутылке особо крепкого пива «Андекс», сваренного в местном монастыре. Пока испытуемый находился в бункере, его внутренние часы шли независимо от внешних условий. Эксперименты позволили установить, что у человека, как и у животных, продолжительность цикла сна и бодрствования в условиях изоляции обычно отличается от стандартных 24 часов, иногда даже на несколько часов. Средняя продолжительность определяемых внутренними часами суточных циклов, наблюдавшихся у испытуемых в бункере Ашоффа, составляла около 25 часов.

Помимо внутренних часов, управляющих суточным циклом, у долгоживущих животных и растений имеются и другие внутренние часы, отвечающие за годичный цикл. Для исправной работы этих часов тоже необходимы внешние сигналы. Установлено, что во многих случаях ключевым сигналом для внутренних часов годичного цикла служат изменения продолжительности светового дня. Этот показатель, то есть продолжительность времени от рассвета до заката, меняется в течение года постоянным, предсказуемым образом и позволяет надежно определять текущую фазу каждого времени года. Но использование длины светового дня для подведения годичных биологических часов может быть сопряжено с одной трудностью: годичные изменения этого показателя зависят от географической широты. В высоких широтах диапазон таких изменений составляет несколько часов, в то время как в низких, ближе к экватору, изменения едва заметны. В Северном полушарии продолжительность светового дня достигает максимума в конце июня, а минимума – в конце декабря. Например, в Чикаго самый долгий световой день, день летнего солнцестояния, длится более 15 часов, а самый короткий – день зимнего солнцестояния – около 9 часов, так что диапазон годичных изменений составляет более 6 часов, в то время как на экваторе его продолжительность лишь несколько минут. В связи с этим в тропических широтах продолжительность светового дня намного сложнее использовать для регуляции фаз годичного цикла. Годичному циклу было посвящено меньше экспериментальных исследований, чем суточному (ведь исследования годичного цикла занимают годы, а не месяцы), результаты целого ряда экспериментов показали, что у животных в отсутствие такого сигнала извне, как естественная продолжительность светового дня, обычно наблюдается независимый от внешних условий цикл, определяемый внутренними часами и длящийся около года.

Среди млекопитающих очень широко распространено сезонное размножение – от круглогодичного с умеренным пиком в определенное время до ограниченного строго определенными периодом. У многих видов время спаривания, зачатия и рождения детенышей связано с годичным циклом изменений продолжительности светового дня. В таких случаях определенная фаза этого цикла вызывает развитие семенников у самцов и начало половой активности у самок. Особенно наглядно эта зависимость проявляется, разумеется, у тех видов, у которых период размножения строго ограничен. Среди приматов это особенно характерно для мадагаскарских видов лемуров. В нескольких случаях в лабораторных условиях были получены прямые доказательства влияния продолжительности светового дня на размножение. Это относится, в частности, к моим собственным исследованиям, которые я проводил в Университетском колледже Лондона, опираясь на данные о биологических часах, полученные в Андексе. В ходе этих исследований мне удавалось управлять временем размножения серых мышиных лемуров с помощью специальных световых часов, задававших изменения искусственного светового дня, похожие на естественные изменения светового дня на Мадагаскаре. Удлинение светового дня служит у мышиных лемуров сигналом к началу брачного периода, и я просто устанавливал световые часы так, чтобы лемуры начинали размножаться именно тогда, когда это было мне удобно для проведения наблюдений. Однажды мне даже удалось уменьшить интервал между двумя сезонами размножения, сократив длину годичного светового цикла до девяти месяцев.

Оказывается, чтобы узнать, определяется ли начало сезона размножения у того или иного вида млекопитающих продолжительностью светового дня, можно и не проводить многолетние эксперименты. Есть и более простой способ, связанный с закономерными следствиями вращения Земли вокруг своей наклонной оси одновременно с вращением вокруг Солнца. В Северном и Южном полушариях продолжительность светового дня меняется в течение года одинаково, но в противофазе, так что в Южном полушарии она достигает минимума в конце июня, а максимума – в конце декабря. В связи с этим, если перевезти млекопитающих, у которых размножение зависит от светового дня, из одного полушария в другое, их брачный период сдвигается на полгода. Ценные сведения о таких сдвигах можно извлечь из записей, которые ведут сотрудники зоопарков, регистрируя сроки размножения животных в неволе.

Однако изменения продолжительности светового дня служат лишь сигналами о времени года и сами по себе не определяют сроки размножения. Высказывались предположения, что первостепенное значение в определении этих сроков имеет время спаривания, беременности, родов и выкармливания детенышей молоком. Но мои исследования сезонного размножения у лемуров показали, что между разными видами наблюдаются значительные различия в сроках спаривания, беременности и родов. У крупных видов беременность и выкармливание продолжительнее, чем у мелких. Самые крупные лемуры спариваются, вынашивают детенышей, производят их на свет и даже начинают выкармливать в течение засушливого периода, когда пищевые ресурсы ограничены, а световой день сравнительно короток. Единственный общий для всех лемуров фактор, который мне удалось выявить, состоял в следующем. У всех видов роды происходят в такие сроки, которые позволяют детенышам перейти с питания молоком к самостоятельному питанию и накопить до окончания сезона дождей достаточно ресурсов, чтобы выжить в непростых условиях наступающего засушливого периода. Вполне возможно, что для выживания потомства ключевое значение имеет именно переход к независимому существованию за достаточно долгое время до начала периода нехватки пищи. Наблюдения за другими приматами показывают, что их сроки размножения в целом согласуются с этим объяснением, хотя у самых крупных видов, таких как человекообразные обезьяны и человек, у которых кормление потомства молоком длится не месяцы, а годы, связь сезонной динамики размножения с пищевыми ресурсами далеко не столь очевидна.

О сезонной динамике размножения можно многое узнать, изучая наших родственников-приматов. В течение многих десятков лет стандартным подопытным животным, используемым в медицинских исследованиях для сравнения с человеком, был макак-резус – краснолицый обитатель азиатских джунглей. Этот вид имеет в природе огромный ареал, простирающийся от восточного Афганистана и северной Индии до Таиланда и южного Китая. Было время, когда резусов для исследований было легко раздобыть и их в больших количествах ввозили в США и Европу. Основная масса данных о размножении приматов, использовавшихся для сравнения с репродуктивными особенностями человека, была получена благодаря изучению этого вида. В течение многих лет, когда речь шла о человеке и других приматах, под другими приматами подразумевались прежде всего макаки-резусы.

В том, что резусы стали модельным объектом для изучения свойственных человеку репродуктивных механизмов, главную роль сыграл биолог Карл Хартман. Его классическая монография о размножении резусов, опубликованная в 1932 году, остается востребованной и по сей день. В 1938 году, вскоре после того, как Хартман начал свои исследования колонии резусов, содержащейся в неволе, на необитаемом острове Кайо-Сантьяго площадью 15 га, у юго-восточного берега Пуэрто-Рико, были выпущены около 400 макак. Эту живущую на воле, но снабжаемую пищей колонию поддерживают до сих пор, и она служит источником сведений о поведении и размножении резусов в природе.

Резусов, выпущенных на Кайо-Сантьяго, привез из северной Индии психолог Кларенс Рэй Карпентер, выдающийся исследователь поведения приматов в природе. Вскоре живущие на острове обезьяны разделились на группы, за которыми с тех пор ведется непрерывное наблюдение. В 1942 году Карпентер сообщил о том, что у резусов на Кайо-Сантьяго наблюдается сезонное размножение, хотя прошло несколько лет, прежде чем сезонная динамика сделалась постоянной. В течение брачного периода у взрослых самок проходит ряд менструальных циклов, каждый из которых включает приблизительно 9-дневный период готовности к спариванию. Ссылаясь на сведения, полученные от торговцев животными из Калькутты, Карпентер отмечал, что в естественной среде обитания, в Индии, у резусов тоже наблюдается трехмесячный брачный период. Впоследствии эти сведения были подтверждены результатами многолетних полевых исследований.

На Кайо-Сантьяго как у самцов, так и у самок резусов наблюдаются сезонные изменения репродуктивных признаков. В 1964 году антрополог Дональд Сейд обнаружил, что семенники самцов резусов, живущих на острове, достигают максимальных размеров в брачный период, а к периоду рождения потомства становятся намного меньше. В следующем, 1965 году, Дональд Сейд и Клинтон Конауэй продемонстрировали, что выработка сперматозоидов у этих самцов тоже имеет сезонную динамику, достигая пика во время брачного периода, который приходится на осень. Другие исследования показали, что яичниковые циклы у резусов на Кайо-Сантьяго наблюдаются только с июля по январь, а активное спаривание происходит в сентябре и октябре. Такая же сезонная динамика сохраняется у живущих на острове резусов и сегодня. Судя по имеющимся данным, сезонная динамика размножения резусов, живущих в искусственно поддерживаемых колониях на воле или в вольерах, довольно похожа на ту, что свойственна этому виду в его естественной среде обитания, в Индии.

Для понимания природы наблюдаемых сезонных явлений важно знать, сохраняется ли сезонная динамика размножения резусов и при содержании в неволе, в стандартных лабораторных условиях. Оказывается, сохраняется. Карл Хартман еще в 1931 году сообщил о том, что у содержащихся в неволе резусов ярко выражена сезонная изменчивость частоты зачатий, а овуляции в определенное время года почти полностью прекращаются. Специалисты по репродуктивной биологии Ричард Майкл и Барри Кеверн впоследствии показали, что и в других лабораторных колониях резусов наблюдается пик рождаемости в марте и апреле. В своей собственной колонии они отмечали у самцов повышенную частоту эякуляций с ноября по январь, с отчетливым пиком в декабре, и намного более низкую с февраля по май. Такое сохранение сезонной динамики при содержании в неволе противоречит объяснению этого явления непосредственным влиянием факторов среды. И все же важно отметить, что на сезонную динамику, описанную Майклом и Кеверном, могли влиять изменения продолжительности светового дня. Хотя температуру, при которой содержались обезьяны, в ходе исследования поддерживали на почти постоянном уровне, а искусственное освещение неизменно включали на 14 часов, летом световой день оказывался длиннее за счет естественного освещения, с середины июня по середину июля – на довольно длительное время, до двух часов.

Вполне возможно, что на сезонной динамике размножения, исследованной Майклом и Кеверном, могли сказаться изменения продолжительности светового дня. Хартман со свойственной ему проницательностью еще в 1932 году обратил внимание на сообщения сотрудников австралийских зоопарков о том, что период рождения потомства у макак-резусов начинается на полгода позже, чем в Северном полушарии. Чтобы разобраться в этом, психолог Крейг Билерт в сотрудничестве с Джоном Ванденбергом изучил сезонную динамику рождаемости у резусов, содержащихся в зоопарках не только Австралии, но также в ЮАР и Новой Зеландии. Исследователи ожидали, что в Южном и Северном полушариях пик рождаемости будет наблюдаться со сдвигом на полгода. Так и оказалось: в зоопарках Южного полушария резусы спаривались преимущественно с марта по август, а рожали детенышей в большинстве случаев с октября по январь.

Но что происходит, когда продолжительность светового дня остается в течение года совершенно неизменной? Специалисты по репродуктивной биологии Джин Уикингс и Эберхард Нишлаг изучили этот вопрос экспериментально на взрослых самцах резуса, в течение приблизительно четырех лет содержавшихся отдельно от самок в строго постоянных лабораторных условиях, без изменений освещенности, влажности и температуры. Размеры семенников, их внутренняя структура, интенсивность выработки сперматозоидов, уровень тестостерона и частота эякуляций – все эти параметры демонстрировали отчетливую сезонную динамику, достигая пика в осенние и весенние месяцы. Сохранение подобной динамики у обезьян, изолированных от любых воздействий внешней среды, свидетельствует о том, что у них действительно имеется внутренний механизм регуляции годичного репродуктивного цикла. Таким образом, сезонным размножением у макак-резусов управляют внутренние часы, тонкая настройка которых обеспечивается изменениями продолжительности светового дня.

Но можно ли здесь провести какие-либо параллели с человеком, учитывая, что резусам свойствен вполне определенный сезон размножения, а не просто пик рождаемости в то или иное время года? Данные Урсулы Каугилл свидетельствуют о том, что сезонная динамика рождаемости в человеческих популяциях Северного и Южного полушарий сдвинута на полгода. Пик рождаемости на севере и на юге наблюдается весной, то есть на юге он происходит тогда, когда на севере осень. Это заставляет предположить, что сезонные изменения рождаемости у человека тоже, как и у резусов, связаны с изменениями продолжительности светового дня. Это предположение подтверждается еще и тем фактом, что в человеческих популяциях, живущих близко к экватору, где продолжительность светового дня меняется в течение года лишь незначительно, сезонная динамика частоты зачатий и рождаемости ослаблена или отсутствует. Результаты одного глобального по масштабу исследования показали, что в более высоких широтах сезонная динамика рождаемости у человека выражена сильнее. Корреляция степени выраженности сезонной динамики с географической широтой, судя по всему, исключает возможность того, что главной движущей силой этой динамики служит температура. Хотя жаркое время года на севере находится в противофазе с жарким временем года на юге, сезонная динамика рождаемости сильнее всего выражена в высоких широтах, а не ближе к экватору, где температура окружающей среды особенно высока.

Разумеется, не может быть и речи о том, чтобы проверять, какие механизмы лежат в основе сезонной динамики рождаемости у человека, посредством экспериментов на людях, которых в течение нескольких лет содержали бы в стандартных лабораторных условиях, поэтому в поисках объяснений наблюдаемой динамики нам в любом случае придется ограничиваться косвенными данными. Но в существовании этой динамики сомневаться не приходится: многочисленные исследования показали наличие сезонных изменений в качестве сперматозоидов и уровне тестостерона у мужчин и во времени суток, когда происходит овуляция, у женщин.

Пытаясь отделить друг от друга биологические и социальные факторы, которые могут влиять на сезонную динамику рождаемости у человека, Юрген Ашофф и специалист по медицинской психологии Тилль Рённебергом провели статистический анализ большого объема данных по 166 районам Земли, для которых имелись сведения о рождаемости за каждый месяц того или иного года (суммарное число лет, проанализированных для всех районов, составило 3000). Результаты анализа показали, что сезонная динамика рождаемости, наблюдаемая в Северном и Южном полушариях, действительно находится в противофазе и тем сильнее выражена, чем выше широта. Результаты этого анализа, опубликованные в двух статьях в 1990 году, впервые показали в глобальном масштабе, что изменения продолжительности светового дня влияют на рождаемость у человека (для многих животных то же самое было уже показано). Рённеберг и Ашофф пришли к выводу, что, хотя на частоте зачатий и могут сказываться социальные факторы, сезонная динамика размножения у человека имеет прежде всего биологические причины. Существенное влияние на эту динамику оказывает также температура окружающей среды. При температурах от 4 до 21 ℃ частота зачатий оказывается выше среднегодовой, а при экстремальных температурах, выходящих за эти рамки, снижается.

Судя по всему, ключевое значение для сезонной динамики рождаемости у человека имеет именно частота зачатий. Возникает вопрос: свойственна ли сезонная изменчивость также частоте половых актов и каким-либо параметрам сперматозоидов и яйцеклеток? Есть ли какое-то время года, которое можно считать оптимальным для половых клеток? Оказывается, есть, но при этом, как ни странно, минимальная концентрация сперматозоидов в сперме отмечается именно летом, когда половая активность, напротив, максимальна. Например, в 1984 году специалист по репродуктивной эпидемиологии Альфред Спира представил данные исследования более тысячи эякулятов, взятых на анализ у 52 студентов-медиков из Нью-Йорка в течение трех лет. Объем спермы, концентрация сперматозоидов и общее число сперматозоидов в эякуляте менялись в течение года, образуя два пика: один в конце зимы и начале весны, а другой поздней осенью. Процент нормально сформированных сперматозоидов и их подвижность, напротив, достигали пика в конце лета, а в конце зимы и начале весны были понижены. Судя по полученным данным, хотя в конце лета сперматозоидов в эякуляте содержится меньше, именно в это время их качество оказывается самым высоким, в то время как в конце зимы и начале весны, когда число сперматозоидов достигает пика, их качество, возможно, самое низкое. Спира подготовил обзор еще нескольких исследований, результаты которых свидетельствовали примерно о том же. Выработка сперматозоидов наилучшего качества в конце лета хорошо соотносится с пиком рождаемости весной, хотя и странно, что число сперматозоидов в конце лета оказывается низким, а не высоким.

Особенно много о сезонных явлениях в размножении человека могут сказать результаты исследований вспомогательных репродуктивных технологий, поскольку эти технологии позволяют, насколько это возможно, приблизиться к изучению размножения человека в контролируемых лабораторных условиях. В работе 1988 года гинеколог Эфтис Параскеведес и его коллеги выявили сезонную изменчивость, проанализировав данные о 250 зачатиях, осуществленных с помощью искусственного осеменения спермой, полученной от доноров в клинике, где работали исследователи. Частота зачатий оказалась повышенной с конца осени до начала весны (с октября по март), достигая пика в ноябре. Учитывая, что число сперматозоидов в эякуляте достигало пика в конце этого периода, в феврале – марте, полученные данные заставляют предположить, что некоторая сезонная изменчивость свойственна качеству яйцеклеток или восприимчивости внутренней оболочки матки.

Сезонную изменчивость успешности экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) изучал гинеколог Саймон Вуд, работавший в Ливерпульской женской больнице. В статье, опубликованной в 2006 году, Вуд и его коллеги проанализировали почти 3000 стандартных циклов ЭКО с внутрицитоплазматической инъекцией сперматозоида (ИКСИ) и продемонстрировали достоверное повышение результативности этого метода в течение месяцев с более продолжительным световым днем (с апреля по сентябрь) по сравнению с месяцами, когда световой день короче (с октября по март). В течение месяцев с более продолжительным световым днем стимуляция яичников оказывалась более эффективной, увеличивалась частота имплантации перенесенных в матку эмбрионов, а общая частота зачатий повышалась с 15 до 20 %, хотя частота экстракорпоральных оплодотворений летом и зимой достоверно не отличались друг от друга. Еще более выраженные различия были выявлены при сравнении месяцев с продолжительным (апрель – сентябрь) и непродолжительным световым днем (октябрь – март) для пациентов, работа с которыми велась в оба эти периода.

Может показаться, что для жителей промышленно развитых стран сезонная динамика рождаемости – не более чем любопытное наследие предков, уже не имеющее большого значения. Однако полученные не так давно данные заставляют предположить, что эта динамика имеет непосредственное отношение к здоровью людей. Возьмем один яркий пример: в 1953 году педиатр Грегор Кац представил результаты анализа сезонной динамики частоты преждевременных родов. Рождаемость доношенных младенцев в Швеции, как и во многих европейских странах, достигала максимума ранней весной, но частота преждевременных родов, как показал Кац по данным о двух с лишним сотнях недоношенных младенцев, родившихся с 1944 по 1951 год в одной из больниц города Карлстад, достигала максимума в январе, примерно на два месяца раньше. Недоношенные младенцы рождались в среднем примерно на полтора месяца раньше срока, поэтому пик частоты их зачатий должен был более или менее совпадать с пиком зачатий доношенных младенцев. Иными словами, летний пик частоты зачатий соответствовал пикам рождаемости как недоношенных, так и доношенных младенцев. Впоследствии специалисты по экологии человека Шинья Мацуда и Хироаки Кахьё изучили сезонную изменчивость частоты преждевременных родов с помощью сложного статистического анализа. Проанализировав более 7,5 млн родов, принятых в Японии за пятилетний период – с 1979 по 1983 год, исследователи выявили отчетливый пик частоты зачатий преждевременно родившихся младенцев поздней весной и ранним летом – в мае и июне. Этому пику соответствовал пик частоты преждевременных родов в декабре и январе, то есть наблюдаемая динамика была похожа на ту, которую выявил Кац на основе намного более скромной выборки.

Как проницательно заметил Кац, при обсуждении некоторых других данных важно помнить о сезонных изменениях частоты преждевременных родов. Этими изменениями может отчасти объясняться связь месяца рождения с другими характерными особенностями человека. Недоношенные младенцы отличаются меньшей массой тела при рождении, с чем, в свою очередь, могут быть связаны отмеченные рядом авторов, в частности Элсуортом Хантингтоном, любопытные различия в умственных способностях и достижениях между людьми, родившимися в разные месяцы.

Еще один аспект сезонной динамики представили в работе 1960 года акушеры Райли Ковар и Ричерт Тейлор из города Омаха в Небраске, исследовав более тысячи случаев выкидышей у пациенток своей больницы. Отчетливой сезонной динамики не наблюдалось, но выкидыши происходили группами. Кроме того, наблюдалась прямая связь между частотой выкидышей и суточными изменениями температуры. Судя по всему, это еще один пример совместного влияния годичного цикла и температуры окружающей среды на размножение человека, в котором, несомненно, участвуют и другие факторы. Весьма вероятно, что к их числу относится сезонная изменчивость зараженности инфекционными заболеваниями.

К настоящему времени накоплено множество данных, свидетельствующих о том, что на размножение в человеческих популяциях, особенно живущих в средних и высоких широтах, влияют сезонные изменения продолжительности светового дня. Однако в течение прошлого века сезонная динамика рождаемости у людей в целом становилась менее выраженной, и в некоторых случаях наблюдался сдвиг пика рождаемости. Похоже, что за этот период усилилось влияние на динамику рождаемости температуры окружающей среды. Вполне вероятно, что к снижению роли естественных колебаний продолжительности светового дня привели изменившиеся условия жизни, связанные с индустриализацией и распространением искусственного освещения.

Изучение роли изменений продолжительности светового дня – одна из немногих областей науки, в которых у исследователей была возможность проводить эксперименты на людях. Группа, которой руководил специалист по клинической психобиологии Томас Вер, сделала несколько поразительных открытий, касающихся воздействия света на биологические ритмы человека. Одна из работ этой группы (1991 год) была посвящена влиянию искусственных изменений продолжительности светового дня на продолжительность сна и выделение гормона мелатонина. Мелатонин, который называют «гормоном темноты», выделяется в кровоток млекопитающих эпифизом – крошечной железой, расположенной в глубине мозга и представляющей собой рудимент третьего глаза, находившегося на темени у древних рептилий. Человеческий эпифиз сравним по размерам с рисовым зернышком. Мелатонин выделяется эпифизом только в темноте и напрямую участвует в настройке работы биологических часов. Именно поэтому мелатонин продается в аптеках без рецепта как средство для борьбы с синдромом смены часовых поясов.

В экспериментальной части исследования шесть испытуемых жили в течение недели в условиях «летнего» режима освещенности, включавшего 16 часов света и 8 часов темноты, а затем в течение еще четырех недель – в условиях «зимнего» режима, включавшего 10 часов света и 14 часов темноты. Эксперимент показал, что у человека, как и у других млекопитающих, при зимнем режиме с коротким световым днем в темное время суток достоверно дольше (на два с лишним часа) продолжается выработка мелатонина. Продолжительность сна при зимнем режиме тоже оказалась больше. Еще раньше Вер установил, что во время проверочного периода в 24 часа, в течение которого испытуемые бодрствовали при неярком освещении, настройки их биологических часов оставались прежними: часы продолжали работать в том же режиме, летнем или зимнем, в котором работали ранее. Эти результаты показали, что жизнь людей в условиях светового дня определенной продолжительности надолго соответствующим образом настраивает их внутренние часы.

Вер также изучил влияние сезонных изменений продолжительности светового дня на выработку ряда гормонов. Под действием освещенности биологические часы подстраиваются под текущий световой режим так, чтобы биологические день и ночь совпадали по срокам и продолжительности со светлым и темным временем суток, а также соответствующим образом менялись в течение года. Вер установил, что изменения продолжительности светового дня влияют не только на ночную выработку эпифизом мелатонина, но и на выработку некоторых гормонов гипофизом, таких как пролактин, кортизол и гормон роста.

На биологию человека может влиять не только продолжительность естественного или искусственного светового дня, но и свет как таковой. Вер обратил внимание на параллели между сезонными явлениями в размножении человека и сезонным аффективным расстройством (САР), предположив, что в их основе могут лежать общие биологические механизмы. САР – это расстройство, характеризующееся периодами депрессии, возникающими в определенное время года, и впервые формально признанное в 1984 году. Симптомы САР чаще всего наблюдаются зимой, но иногда могут проявляться и в другое время года. В связи с этим данный недуг известен под несколькими названиями, в том числе «зимняя депрессия» и «зимняя хандра», а также «летняя депрессия» и «летняя хандра». Его симптомы включают увеличенную продолжительность сна и дневную сонливость, а к числу предрасполагающих факторов относятся общая освещенность и уровень некоторых гормонов. Риск развития САР выше у людей, живущих в районах с долгими зимними ночами, и выше у женщин, чем у мужчин. Отрицательным последствиям САР может также способствовать облачность. Для людей в целом характерно переходить зимой к более низкому уровню метаболизма, но САР представляет собой более тяжелое состояние и рассматривается как одна из разновидностей депрессии.

Лечение зимней формы САР проводится с помощью световой терапии с использованием естественного освещения или яркого флуоресцентного излучения, а также приема мелатонина в строго определенное время. При терапии ярким искусственным светом пациент в течение некоторого времени (до 1 часа за одну процедуру) сидит на расстоянии 30–60 см от источника света, не смотря при этом прямо на него. Обычно это делается рано утром для имитации рассвета. Доказано, что именно в это время подобная терапия особенно эффективна, что тоже заставляет предположить связь САР с биологическими часами. Другая разновидность световой терапии включает усиленное воздействие солнечного света: пациент или проводит больше времени на улице, или пользуется специальным гелиостатом, управляемым компьютером и отражающим солнечный свет в окна жилого помещения. Однако световая терапия приносит ощутимое облегчение лишь части пациентов (от четверти до половины), страдающих САР. Некоторые исследователи связывают САР с расстройством регулируемого биологическими часами перехода от сна к бодрствованию и от бодрствования ко сну и предлагают лечить этот недуг приемом мелатонина в середине дня.

И в яичниках, и в яичках имеются центры связывания мелатонина, что указывает на прямую связь между биологическими часами и образованием половых клеток. В 2007 году хронобиологи Константин Даниленко и Елена Самойлова провели эксперименты, в ходе которых оценивали воздействие яркого утреннего света на женский организм, и показали, что свет действительно влияет на выработку репродуктивных гормонов и на овуляцию. До этих экспериментов были проведены другие, показавшие, что у женщин с аномально продолжительными менструальными циклами и у пациенток, страдающих зимней депрессией, воздействие света приводит к уменьшению продолжительности циклов. Исследователи в течение двух менструальных циклов наблюдали за 22 женщинами либо в домашних, либо в больничных условиях. Во время одного из этих двух циклов на испытуемых на протяжении одной недели, приходившейся на фолликулярную фазу цикла, каждое утро вскоре после пробуждения в течение 45 минут воздействовали ярким светом. Во время другого цикла процедура была аналогичной, но свет был не ярким, а тусклым. В первом случае у испытуемых наблюдалось достоверное повышение уровней пролактина, лютеинизирующего гормона и фолликулостимулирующего гормона, а кроме того, крупнее были растущие в яичниках фолликулы и выше частота овуляций. Возможно, именно в связи с таким непосредственным влиянием света на ход яичникового цикла женщины больше подвержены САР, чем мужчины.

Независимо от того, какие механизмы лежат в основе этого явления, ясно, что естественное освещение играет в размножении человека важную роль. Исторические и экспериментальные данные свидетельствуют о том, что до промышленной революции люди сильнее реагировали на сезонные изменения продолжительности светового дня. Одним из следствий индустриализации стало нарастающее подавление реакций на эти изменения, связанное с переменами в условиях жизни людей. Отсюда возникает вопрос: оказывают ли круглосуточная доступность искусственного освещения и путешествия через несколько часовых поясов какое-либо вредное воздействие на наши естественные репродуктивные механизмы? САР дает нам пример возможного способа такого воздействия на наше здоровье. Но как бы там ни было, маловероятно, что в промышленно развитых странах люди смогут всерьез противостоять подобному воздействию, не говоря уже о том, чтобы ограничить использование искусственного света. Натали Ангер в 1995 году приводила в своей статье в The New York Times слова Томаса Вера: «Мы страдаем зависимостью от нашего вечного лета».

Хотя это и шутка, проблема, о которой идет речь, весьма серьезна. Естественная выработка мелатонина на протяжении жизни сокращается, приводя к учащающимся с возрастом расстройствам сна. Данные ряда исследований указывают на то, что в старости мелатонин оказывает благоприятное воздействие на сон, а также, возможно, препятствует развитию ряда возрастных заболеваний. Другие, более тревожные данные указывают на то, что с уровнем мелатонина может быть связана предрасположенность к раку. У женщин, страдающих раком матки, выявлен достоверно пониженный уровень мелатонина. У женщин, страдающих раком груди, уровень мелатонина может быть понижен еще сильнее, даже на 90 %. Хорошо известно, что заболеваемость раком груди в последние десятилетия значительно увеличилась: например, в Великобритании с 1940-х годов она возросла почти втрое. Это, несомненно, связано с какими-то пока не выявленными факторами среды. Данные некоторых исследований, показывающие, например, связь ночной работы с повышенным риском развития рака груди, тоже говорят о возможной роли недостатка мелатонина в развитии этого заболевания. Но нельзя спешить с выводами, ведь корреляция далеко не всегда означает причинно-следственную связь. Снижение уровня мелатонина может быть не причиной, а следствием возрастных болезней в целом и рака в частности. Тем не менее не стоит забывать и о возможности того, что характерные для современного стиля жизни сильно нарушенные условия освещенности могут отрицательно сказываться на уровне мелатонина, влияя на наши репродуктивные функции и, хуже того, способствуя развитию дегенеративных заболеваний.

Глава 3

От секса до зачатия

Гиббонов – длинноруких бесхвостых обезьян – можно увидеть во многих зоопарках. Изящно раскачиваясь, они перепрыгивают с ветки на ветку в своих вольерах. В естественной среде обитания, в лесах Юго-Восточной Азии, эти небольшие человекообразные обезьяны, в большинстве случаев весящие порядка 5 кг, обычно живут небольшими семьями. Каждая семья включает одну взрослую пару и несколько подрастающих детенышей и занимает строго определенную территорию. У большинства видов гиббонов семья сообщает всему свету о том, что территория занята, мелодичными «дуэтами» родителей под аккомпанемент подпевающего молодняка. Взрослые пары обычно сохраняются в течение многих лет, а детеныши, достигнув половой зрелости, покидают родителей и отправляются на поиски партнеров, чтобы создать новую семью и занять собственную территорию.

Долговязые орангутаны, самые крупные из древесных млекопитающих, встречаются в том числе и в тех же лесах, где живут гиббоны. Передвигаются они довольно медленно, осторожно лазая по деревьям и не демонстрируя таких чудес акробатики, как гиббоны, что и неудивительно, ведь орангутаны намного крупнее. Крупных размеров достигают и самцы, и самки, но взрослый самец, весящий около 70 кг, намного больше взрослой самки, которая весит лишь около 40 кг. Этот ярко выраженный половой диморфизм (так называют разницу между полами) принципиально отличает орангутанов от гиббонов, у которых самцы и самки весят примерно одинаково. Другое отличие касается социальной организации: орангутанам свойствен преимущественно одиночный образ жизни. (Мне нравится сообщать студентам, что средний размер группы у орангутанов составляет одно животное с половиной.) Взрослые самцы живут почти исключительно поодиночке. В ходе полового созревания самец отращивает характерные щечные наросты и начинает издавать громкие, гулкие крики, сообщая о своем присутствии на занимаемой им обширной территории. В пределах территории зрелого самца обычно располагаются несколько меньших территорий, занимаемых взрослыми самками. Склонность к социальности свойственна только самкам, которые некоторое время могут жить вместе со своими детенышами, и подросткам, которые иногда «тусуются» в кронах деревьев. Взаимодействие взрослого самца с живущей на его территории взрослой самкой обычно ограничивается непродолжительными спариваниями. Местные самцы-подростки стараются избегать взрослого самца, но иногда поспешно спариваются со взрослыми самками. Такие «незаконные» спаривания часто происходят при сопротивлении самки, так что некоторые полевые исследователи называют их изнасилованиями.

В Африке мелких человекообразных обезьян нет, но есть два рода больших: гориллы и шимпанзе. И те и другие ведут главным образом наземный образ жизни. Гориллы, как и орангутаны, демонстрируют ярко выраженный половой диморфизм. Взрослая самка весит в среднем около 90 кг, а взрослый самец – целых 150 кг. Кроме того, самцы отличаются от самок окраской: у половозрелых самцов шерсть на спине становится серебристо-серой, за что их называют silverbacks («серебряные спины»). Социальная организация горилл отличается от таковой и у орангутанов, и у гиббонов. Сформированная группа горилл обычно включает одного самца с серебряной спиной и несколько взрослых самок. Таким образом, по сути, эти группы представляют собой гаремы, хотя иногда в них могут присутствовать неполовозрелые самцы (blackbacks – «черные спины») и даже другие половозрелые самцы. Самки каждой группы спариваются почти исключительно с главным половозрелым самцом.