Какой громкой бывает отрыжка?

— Но какое значение имеет размер?

Большая площадь поверхности нужна для того, чтобы газ из вдыхаемого воздуха достаточно быстро попадал в кровь, которая разносит его по клеткам тела. Именно для этой цели как нельзя лучше подходят легкие. Это не простые мешки для воздуха. Они похожи на гигантские губки, которые впитывают воздух и быстро осуществляют газообмен с помощью тысяч крошечных пузырьков, которые называются альвеолами.

— То есть у меня легкие набиты итальянскими пельменями?

Нет. Итальянские пельмени называются «равиоли».

— Вот, блин, перепутал.

Альвеолы — это скопления похожих на ягоды пузырьков, расположенные глубоко внутри легких на концах разветвлений воздуховодных трубок. Они помогают увеличить площадь поверхности легких до такой степени, что если развернуть их в один плоский лист, то им можно было бы накрыть около 75 квадратных метров — целый теннисный корт. Когда вы делаете вдох, расположенные вокруг легких мышцы помогают им всосать воздух в альвеолы. Изнутри альвеолы покрыты крошечными кровеносными сосудами, через которые кислород попадает в кровь и разносится системой кровообращения по всему телу. Углекислый газ движется в обратном направлении — кровь выносит его из клеток органов и тканей внутрь альвеол, готовых вытолкнуть его в атмосферу при следующем выдохе. Такая схема позволяет клеткам получать необходимый кислород, при условии, что вы будете дышать воздухом и не станете портить ваше чувствительное дыхательное оборудование вредными газами или сигаретным дымом.

— До меня дошло. Мы не должны вдыхать сигаретный дым, чтобы клетки тела могли заниматься аэробикой.

Что-то вроде того.

Научные факты: легкие и все такое прочее

Самые большие легкие у голубого кита, который, возможно, является самым крупным животным из всех, когда-либо живших на Земле. Достигающий 30 м длины и 135 тонн веса, голубой кит превосходит размерами даже самого большого из известных ученым динозавров. Легкие голубого кита вмещают до двух тысяч литров воздуха — по сравнению с четырьмя литрами у среднего человека.

Морские слоны и кашалоты способны задерживать дыхание в течение двух часов! Мировой рекорд для человека составляет 15 минут 2 секунды. Его установил немецкий дайвер Том Сиетас в августе 2007 года.

Легкие — это самый крупный орган в теле человека (не считая кожи, которую тоже можно считать органом или тканью). Легкие среднего мужчины весят около 1 кг, в то время как средний вес легких у женщин составляет 930 г. Однако это никак не связано с тем, что мальчики обычно производят больше шума…

Почему наши глаза защищены веками, а уши нет?

Потому что веки на глазах помогают нам — или, точнее, помогали нашим животным предшественникам — выживать, в то время как защитные приспособления для ушей не смогли бы существенно повлиять на вероятность выживания.

— Но как могут веки помочь нам выжить? То есть я хочу спросить, почему они для нас так важны?

А почему для вас важна каждая часть вашего тела? Вот, например, руки — какая от них польза?

— Это все знают, мы можем их использовать, чтобы поднимать предметы и что-нибудь делать. Пользоваться инструментами и все прочее.

Правильно. И как это могло помочь нашим далеким предкам выжить?

— Они могли строить укрытия. И добывать еду. И разводить огонь, чтобы ее приготовить.

Совершенно верно. Но как много подобных действий они могли бы производить, если бы потеряли способность видеть?

— Ээ… не знаю. Наверное, они могли бы делать практически все то же самое, только это было бы гораздо труднее. Но мы говорим о веках, а не о глазах. Ведь видеть можно и без век, разве нет?

Да, можно. Но если вы наземное животное, то недолго.

— Почему?

Подумайте сами. Для чего на самом деле нужны веки?

— Для того чтобы в глаза не попадала разная гадость?

Например?

— Пыль. Грязь. Шампунь.

Правильно. Но ни одна из этих вещей сама по себе не несет серьезной угрозы. Настоящую опасность представляют бактерии, которые на них путешествуют (я имею в виду частицы пыли и грязи, а не шампунь). Попадая в глаза, они могут вызвать инфекции, которые — особенно в ту пору, когда еще не было антисептиков и антибиотиков, — могли сделать человека или животное слепым. Веки являются частью системы (вместе со слезными железами и слезными протоками), которой природа снабдила многих наземных животных. Эта система не только выполняет функцию щита, но и следит за тем, чтобы глаза всегда были влажными и чистыми, действуя примерно так же, как омыватели и дворники ветровых стекол автомобилей. В состав слез входят специальные белки, которые эффективно разрушают бактерии. Без этой системы омывания глазных яблок у большинства животных глаза быстро становились бы слишком сухими и уязвимыми для инфекций, приводящих к слепоте.

— Значит, веки есть у всех животных?

Нет, не у всех. Они есть у большинства млекопитающих, птиц, рептилий и амфибий, но рыбы обходятся без них, потому что в воде им не нужно постоянно поддерживать влажность глаз. У животных, которые жили на земле, но впоследствии вернулись в воду (таких как тюлени и выдры), веки обычно есть, но у некоторых китов их нет. Веки исчезли у них уже очень давно, вместе с необходимостью предохранять глаза от присутствующих в воздухе бактерий. Правда, у дельфинов веки сохранились до сих пор. Возможно, причина в том, что они очень быстро плавают, и веки нужны им, чтобы защищать глаза от столкновений с инородными предметами.

— Хорошо, теперь понятно, почему защита для глаз очень важна. Но разве защита для ушей не была бы такой же полезной?

Возможно. Но не настолько полезной, чтобы без нее животные с незащищенными ушами вымерли, и на земле остались бы только те, у которых уши защищены. Другими словами, защитные системы для ушей появятся только в том случае, если они помогут животным выживать или воспроизводить потомство намного эффективнее, чем это делают животные, лишенные такой защиты. В этом заключается суть процесса эволюции.

— И на свете совсем нет животных с защищенными ушами?

Есть, но у них уши не прикрываются чем-то вроде век, а закрываются. Например, у выхухоли нет наружных ушных раковин, но, перед тем как нырнуть, эти зверьки закрывают маленькие отверстия, ведущие к внутреннему уху. Гиппопотамы и морские львы тоже закрывают уши, когда уходят под воду. У них есть наружные ушные раковины, которые способны плотно прилегать к голове, чтобы не пропустить воду в уши. Кроме того, они способны закрывать ноздри — так я заранее отвечаю тем, кто собирался спросить о веках для носа.

— Круто! Значит, в будущем у нас могут появиться веки для ушей и носа?

Вполне возможно. Но помните, что эволюция не происходит по желанию. Эволюция — это процесс естественного отбора мутаций, которые появляются у разных форм жизни случайно и постоянно. Но в подавляющем большинстве случаев они либо бесполезны, либо вредны. Полезные мутации случаются крайне редко. Но именно они позволяют организмам эволюционировать. Если мутация окажется достаточно полезной, она будет унаследована потомками мутанта, и со временем станет новой чертой вида (поскольку рано или поздно мутантный ген будет передан большинству или всем представителям вида). И чтобы у нас появились веки для ушей и носа, потребуется несколько условий: а) люди-мутанты с веками для ушей и носа (или хотя бы с их зачатками) и б) какое-то изменение в окружающей среде, которое постепенно убьет всех людей, не имеющих век для ушей и носа, или не позволит им заводить детей. В придачу ко всему, этот процесс будет проходить очень долго (потому что механизм эволюции работает очень медленно) и завершится через сотни, тысячи или миллионы лет, а не через несколько дней или месяцев.

— А что если в результате глобального потепления океаны затопят землю, и всем нам придется жить на лодках и питаться только морскими животными? К тому же нам не из чего будет делать удочки. Тогда мы будем вынуждены все время нырять за моллюсками и всякими прочими морепродуктами. Это поможет ускорить процесс?

Думаю, что способность закрывать уши и нос при погружении под воду поможет уравновешивать давление, но…

— Отлично. А что насчет плавников и рыбьих хвостов? И еще жабр, чтобы мы могли дышать под водой?

Пожалуй, я предоставлю вам право додумать эту мысль самостоятельно.

— Значит… сначала воздух станет таким ядовитым, что мы не сможем дышать. Нет, погодите… Но ведь зимой поверхность океанов покроется льдом, и мы не сможем всплывать, чтобы набирать в легкие воздух, и…

Почему одни люди не ощущают неприятный запах, а другие его чувствуют?

Потому что у одних людей чувствительность носа в целом развита лучше, чем у других.

— А чем это объясняется?

Тем, что не всех людей природа наделяет одинаковым обонянием.

— Вы имеете в виду, что у одних людей носы больше, чем у других?

Дело в том, что величина носа не имеет к остроте обоняния почти никакого отношения. Скорее, все зависит от количества обонятельных рецепторов в носу и еще от того, насколько точно эти детекторы запахов настроены на конкретные ароматы. Когда эти особые белки, именуемые хеморецепторами, улавливают присутствие в воздухе определенных химических веществ, они посылают в мозг соответствующие сигналы. Каждый рецептор распознает наличие в воздухе химических молекул только одного вида. Когда такая молекула попадает в нос и прикрепляется к своему рецептору, она запускает механизм подачи нервного сигнала, поступающего в центр обоняния головного мозга. Мозг расшифровывает сигналы, поступающие от множества различных рецепторов, и классифицирует результат как запах «травы», «шоколада», «дыма» или чего-то еще. Острота обоняния и способность различать схожие запахи зависят от количества рецепторов каждого вида. У одного человека их может быть намного больше, чем у другого, и этим объясняется значительная разница в чувствительности людей к запахам.

— Получается, что если я не чувствую какой-то запах, значит у меня обоняние развито хуже, чем у окружающих?

Не обязательно. На способность различать запахи могут влиять и другие факторы. Например, простуженный организм выделяет слизь, которая забивает внутренние проходы в носу и мешает содержащему запахи воздуху легко добираться до хеморецепторов. Вот почему человек с насморком почти не воспринимает запахи.

Но в некоторых случаях, даже если человек здоров, он может не почувствовать запах. Выражаясь точнее, его нос уловит запах, но может решить не обращать на него внимания.

— И почему он так поступит?

Потому что так устроен нос и другие органы чувств человеческого тела. Физические чувства — включая зрение, слух, обоняние, вкус и осязание — развивались для того, чтобы уделять первоочередное внимание изменениям в окружающей обстановке или среде, а не тем вещам, которые остаются неизменными. Поэтому, если мы непрерывно или регулярно испытываем одно и то же ощущение — постоянный звук, запах или прикосновение, — то наши системы восприятия могут иногда «отключить» это ощущение, как «фоновый шум». Вот почему, когда мы в первый раз надеваем на палец кольцо, то чувствуем его вес и давление. Но через какое-то время мозг отключает это непрерывное ощущение, и мы перестаем замечать присутствие кольца. То же самое происходит со звуками и запахами. Мы будем слышать постоянное гудение нового холодильника на кухне в течение часа или около того, но через какое-то время перестанем его замечать, если только не заставим себя сделать это намеренно.

— …значит, если от меня постоянно будет исходить какой-то запах, то через некоторое время мне станет трудно его замечать?

Верно. Ваш нос с удовольствием станет воспринимать его как часть постоянно присущего вам запаха.

Почему пыльца вызывает сенную лихорадку?

Потому что организм некоторых людей панически боится пыльцы и слишком сильно на нее реагирует. Он считает безобидную пыльцу опасным чужеземным захватчиком и отчаянно пытается отразить нападение, изливая потоки слез и слизи из глаз и носа.

— Но почему от нее страдают лишь отдельные люди?

Потому что далеко не все (точнее, организм не каждого человека) так реагируют на пыльцу. Только у людей с повышенной чувствительностью к ней возникает реакция, которая вызывает симптомы сенной лихорадки. У них в буквальном смысле появляется аллергия на пыльцу.

— И как это происходит? Может быть, они такими рождаются?

Да, у некоторых страдальцев это врожденная реакция. Недавно ученые обнаружили ген, который, возможно, играет активную роль в развитии сенной лихорадки и других аллергических реакций. Если человек унаследовал определенную разновидностью этого гена, то очень велика вероятность появления у него сенной лихорадки в зрелом возрасте. Этот ген помогает организму управлять иммунной системой, от которой зависит способность бороться с бактериями и вирусами, вызывающими болезни.

— Значит, сенную лихорадку вызывает вирус?

Нет. Но люди, подверженные сенной лихорадке, реагируют на пыльцу, как на вирус.

Когда мы вдыхаем болезнетворные микробы, способные вызвать болезнь, система самозащиты нашего организма (иммунная система) организует борьбу с ними, которая проходит в несколько этапов. Прежде всего, иммунные клетки прикрепляются к нескольким микробам, пожирают их и оставляют на своей поверхности частицы жертв (их называют антигенами), чтобы их могли изучить другие клетки.

После чего эти иммунные клетки клонируют себя и производят тысячи белков, именуемых антителами. Антитела распознают антигены и помогают начать массированную контратаку, в результате которой уничтожаются все оставшиеся микробы того же вида.

И наконец, некоторые из антител (и клеток, которые их производят) берут на себя функцию охранников, всегда готовых отразить последующие нападения. Если мы снова вдохнем уже известные иммунной системе микробы, то эти клетки и антитела смогут еще быстрее дать им отпор и разделаться раньше, чем они успеют вызвать симптомы болезни. Вот почему, когда мы в первый раз сталкиваемся с инфекциями типа ветрянки или кори, симптомы болезни бывают довольно тяжелыми (высыпания на коже, высокая температура). Но после этого у нас появляется иммунитет, и в дальнейшем мы даже не замечаем, как наш организм успешно отбивает любые новые атаки.

— Но при чем здесь сенная лихорадка?

Что касается больных сенной лихорадкой, то их иммунная система реагирует на пыльцу так, словно это опасный микроб. Вместо того чтобы игнорировать попадающую в нос пыльцу как раздражающие (но безвредные) частицы грязи, эти клетки бросаются в отчаянную контратаку. Они выделяют особое вещество, гистамин, помогающее использовать систему кровообращения для доставки в район конфликта дополнительные отряды иммунных клеток. Гистамин заставляет кровеносные сосуды расширяться и ослаблять прочность стенок, чтобы иммунные клетки могли прорваться через них и добраться до якобы смертоносных частиц пыльцы. К сожалению, в результате таких действий глаза и нос краснеют, чешутся, слезятся и забиваются слизью.

Конечно, такое объяснение причин сенной лихорадки прекрасно подходит для тех, чьи иммунные клетки отличаются повышенной восприимчивостью к пыльце. Но из него нельзя понять, почему иммунные клетки становятся слишком чувствительными. Один-единственный испорченный ген не может служить удовлетворительным объяснением для всех страдающих сенной лихорадкой.

— Почему?

За последние сто лет количество людей, подверженных сенной лихорадке, во многих регионах мира увеличилось многократно, и один ген вряд ли может быть виновен во всех этих случаях — слишком уж их много. Исходя из того что люди (особенно дети), живущие в городах, страдают сенной лихорадкой намного чаще, чем жители сельских районов, некоторые ученые главную причину этого видят в загрязнении окружающей среды. Но попытки объяснить новые случаи плохим состоянием экологии уже не выглядят достаточно убедительными.

— А в чем слабость этой версии?

Помимо прочего, заболеваемость сенной лихорадкой быстрее всего растет не в самых загрязненных районах. Во многих городах чаще всего она появляется в тех семьях, где детей совсем немного — даже в богатых, чистых районах, вдали от заводов и оживленных магистралей. Это заставило ученых предположить, что причиной такой чувствительности к пыльце может быть что-то другое.

— Например?

По одной из версий сенная лихорадка развивается в тех случаях, когда на человека, который никогда раньше с ней не сталкивался, обрушивается слишком большое количество пыльцы. Сельским же жителям приходится вдыхать очень много пыльцы, и они подвергаются ее воздействию медленно и постепенно. Поэтому их иммунная система привыкает к пыльце и игнорирует ее. В городах дети дышат воздухом, в котором совсем нет пыльцы, и впервые знакомятся с ней лишь в сезон цветения деревьев. Иммунная система реагирует на появление незнакомых веществ как на массированное наступление микробов, в результате чего у иммунных клеток развивается и навсегда остается повышенная восприимчивость к пыльце.

— То есть я могу заболеть сенной лихорадкой, если на меня внезапно обрушится огромная туча пыльцы?

Вполне возможно. Похоже, что эта теория «внезапного нападения» объясняет некоторые другие загадочные явления. Например, почему в Японии до начала 1950-х годов сенной лихорадки почти не отмечалось, а сейчас ею страдает большинство детей и взрослых. Дело в том, что в Японии после Второй мировой войны посадили миллионы кедров, чтобы обеспечить страну древесиной для строительства и продажи, в результате чего миллионы японцев подверглись внезапному воздействию огромного количества неизвестной им раньше кедровой пыльцы. С тех пор количество кедровых деревьев не изменилось, но зато на дорогах неимоверно возросло количество машин. Это позволяет предположить, что причиной столь быстрого распространения сенной лихорадки среди японцев стало сочетание вызванного пыльцой шока и загрязнения окружающей среды выхлопными газами. Если к этому добавить поврежденный ген, то у нас может оказаться вполне достоверное объяснение стремительного распространения сенной лихорадки во всем мире.

— Можно ли избавиться от нее, если она уже прицепилась?

Для тех, кто уже подцепил сенную лихорадку, существует много хороших лекарств, которые блокируют действие гистамина и помогают остановить зуд и выделение жидкости из глаз и носа. Если у вас нет сенной лихорадки и вы живете в большом городе, то можно ослабить воздействие загрязнения и развить иммунитет к пыльце, стараясь как можно больше гулять по паркам и на природе. Даже если это не убережет вас от сенной лихорадки, такое времяпрепровождение принесет больше пользы здоровью, чем сидение в четырех стенах или прогулки вдоль автомагистралей. Кроме того, на свежем воздухе можно найти больше возможностей для умственного и физического развития, чем дома. Если не верите — сравните сами.

Сидя дома, можно стать экспертом в таких областях, как электронные видеоигры, музыка, а также во всем, что можно увидеть по телевизору или найти в интернете.

На свежем воздухе можно стать экспертом в таких областях, как футбол, теннис, волейбол, регби, крикет, хоккей, лакросс, альпинизм, туризм, бег, велоспорт, спелеология, лыжи, серфинг, коньки, кун-фу, карате, тайцзи, дайвинг, флора, фауна и прочее.

Точему от холода или испуга у нас появляется гусиная кожа?

Это реакция, оставленная нам в наследие эволюцией. Волосяной покров у наших животных предков был значительно гуще, чем у нас, и гусиная кожа помогала им:

а) сохранять тепло и

б) казаться более крупными и страшными.

— Какая связь между гусиной кожей и волосами на теле?

Самая прямая! Гусиная кожа — это реакция организма, позволяющая в буквальном смысле поднимать волосы дыбом. Научное название гусиной кожи пилоэрекция, что по-латыни означает «подъем волос» и полностью отражает суть происходящего. Под каждым волоском на теле расположена группа крошечных мышц. При соответствующей стимуляции они напрягаются, создавая под основанием волоска округлую вмятину, окруженную колечком приподнятой кожи. Это заставляет волос выпрямиться и встать вертикально. В зависимости от количества имеющихся у вас волос, волосяной фолликулы в этом месте может уже и не быть (или растущий из нее волосок слишком маленький или малозаметный). Но управляющие волосками мышцы все равно остаются под кожей, и поэтому в результате стимуляции они по-прежнему сокращаются, образуя на коже бугорки (или, точнее, приподнятые кратеры, похожие на миниатюрные вулканы).

— А почему их называют гусиной кожей?

Потому что на безволосой коже множество таких бугорков выглядят очень похожими на пупырчатую кожу гуся (как впрочем и любой другой птицы), ощипанного перед отправкой на кухню. В наши дни гусей едят не так часто, как прежде, но возникшая в давние времена ассоциация сохранилась в традиционном названии.

— Значит, гусиную кожу вполне можно было бы переименовать в цыплячью или страусиную?

Если вам так нравится больше, пожалуйста. Однако слово «цыплячья» слишком часто употребляется в устойчивом сочетании «цыплячья грудь», а все, что связано со страусами, должно иметь размеры в несколько раз больше обычных «гусиных».

— Тогда, может быть, страусиной кожей стоит назвать то, что появляется при очень сильном охлаждении или испуге?

Может, вы и правы. Называйте так, как вам больше нравится.

— Но интересно, как поднявшиеся дыбом волосы помогают сохранять тепло? Ведь в таком положении они пропускают к коже больше холодного воздуха, не так ли?

Тут следует заметить, что схема сохранения тепла связана не столько с тем, как «удержать холод снаружи», сколько с тем, как «удержать тепло внутри». Ощущение холода возникает, когда тепло тела уходит через кожу в окружающий воздух с более низкой температурой. Если бы у вас на теле было много волос (как у наших первобытных предков или у возникших еще раньше человекообразных обезьян), то поднятый вверх густой волосяной ворс мог бы удерживать прилегающий к коже слой теплого воздуха. Это уменьшило бы потери тепла с поверхности кожи, и вам было бы теплее. Конечно, сейчас у большинства людей явно недостаточно волос для создания такого эффекта, и поэтому реакция подъема волос оказывается практически бесполезной. Вместо этого мы используем прилегающую к коже одежду, волокна которой помогают удерживать теплый воздух и замедлять потерю тепла.