По этой причине железо давно предмет пристального внимания производителей продуктов питания и фармацевтических средств. Один всемирно известный концерн, производящий продукты питания, по его данным, ежедневно продает в Западной Африке около 100 млн знаменитых кубиков Магги, обогащенных йодом, железом и витамином A, чтобы (опять-таки – по утверждениям концерна) предотвратить недостаток этих веществ у населения. Такая тотальная, неизбирательная заместительная терапия железом представляется, однако, палкой о двух концах. Эти препараты можно назначать при выраженном недостатке железа, и тогда они помогают облегчить такие симптомы, как утомляемость, разбитость, подавленность, когнитивные нарушения, физическую слабость, бледность, выпадение волос, ломкость ногтей, трещины в углах рта и предрасположенность к инфекционным заболеваниям, но… как раз в отношении инфекций препараты железа оказывают противоположное, вредное воздействие.
Почему? Для этого надо познакомиться с образом жизни бактерий и микроорганизмов, к которым относятся и вышеупомянутые амебы. Это одноклеточные организмы, которые обнаруживаются главным образом в стоячих водоемах тропических областей. У человека они вызывают тяжелые заболевания: гнойное воспаление мозговых оболочек, тяжелые поражения желудка, кишечника и печени, воспаление глаз. В прежние времена эти болезни встречались среди масаи и сомалийцев довольно редко. И этот факт приближает нас к объяснению их природы. Дело в том, что железо необходимо для жизнедеятельности большого числа бактерий, но получить его им непросто, потому что многие потенциальные хозяева выработали у себя защитные механизмы, затрудняющие доступ бактерий к железу. Так, например, материнское молоко содержит много лактоферрина, белка, связывающего железо. Среди прочего, вероятно, поэтому младенцы, получающие грудное вскармливание, меньше восприимчивы к инфекциям, чем те, кого вскармливают коровьим молоком из бутылочек. Кроме того, этот белок в большом количестве содержится в слезной жидкости, слюне и в ранах, где низкий pH способствует усилению связывания железа лактоферрином. В крови, так же как и в материнском молоке, содержится связывающий железо белок – трансферрин. Этот гормон высвобождает железо только в те клетки, которые располагают особым рецептором трансферрина. Таким образом организм заботится о том, чтобы только эти его клетки смогли воспользоваться железом, поскольку у бактерий такого рецептора нет. В костном мозге предшественники красных клеток крови, эритроцитов, используют этот рецептор, расположенный на клеточной поверхности, который после проникновения железа внутрь клетки сбрасывается с нее. Концентрация этих высвободившихся рецепторов в крови дает, таким образом, возможность косвенно судить об активности кроветворения в красном костном мозге человека.
Действительно, сегодня в клинической медицине измерение концентрации трансферрина – метод оценки кроветворной активности костного мозга. Впрочем, это означает, что у истощенных пациентов надо определить уровень трансферрина в крови, прежде чем назначать им железо. Дело в том, что при голодании сильно подавляется синтез белков. Если в таком состоянии начнется поступление железа в организм, то он окажется не в состоянии в достаточной мере связать поступившее железо. Избыток железа может быть использован бактериями для их роста, что, как следствие, может привести к обострению вяло протекавших до этого инфекционных заболеваний. Нечто подобное наблюдают при туберкулезе. Недавние опыты на мышах подтвердили эту связь. Если инфицированные мыши получали избыточные количества железа, то начиналось усиленное размножение возбудителя; напротив, выведение железа из организма таких же мышей подавляло рост микроорганизмов. С такой точки зрения кровопускания, которые практиковались в прошлом при воспалительных заболеваниях, представляются оправданными и обоснованными, так как на их фоне возникал кратковременный, но выраженный дефицит железа.
Даже сейчас, в XXI веке, как уверял меня один врач госпиталя в Кисуми, при тяжелом течении церебральной малярии применяют ограничение доступности железа в организме в лечебных целях – разумеется, не таким кровавым способом, а с помощью фармацевтических препаратов. И еще одно подтверждение, в котором каждый может убедиться на собственном опыте: когда человек, страдающий высокой лихорадкой, лежит в постели, есть ли у него аппетит на продукты, содержащие железо? Нет, совершенно определенно нет! Больной даже думать не может о них без отвращения. Интуитивно больной избегает всего, что может увеличить поступление железа в организм.
Сегодня, однако, я здоров, у меня нет лихорадки, чувствую я себя отдохнувшим и выспавшимся и сижу за длинным обеденным столом на крытой веранде сельского клуба Кисуми. Солнце уже довольно высоко, для меня сервируют английский завтрак. Жареные колбаски, фасоль (к ней я не притронулся), тосты, несколько ломтиков дыни (их я тоже не трогаю), стакан апельсинового сока, вареное яйцо и ароматный кофе в термосе. Когда я, задумавшись, разбил яйцо, мне в голову вдруг пришла мысль о недостатке железа и росте бактерий. Да, повод был: яичная скорлупа достаточно пориста для того, чтобы пропускать кислород, поступающий внутрь, и углекислый газ, образующийся в яйце в процессе жизнедеятельности эмбриона. Однако скорлупа достаточно плотна, чтобы плохо пропускать жидкость из яйца, так как большие ее потери могли бы привести к высыханию. Остается один недостаток: поры могут представлять собой очень удобные входные ворота для болезнетворных бактерий. Но вспомним, что в яйце есть белок. Широкий пояс этого вещества почти не содержит железа (всего 0,1 мг). Содержащиеся в яйце 3 мг железа сосредоточены исключительно в желтке. Благодаря такому анатомическому строению яйцо препятствует нежелательному размножению бактерий и одновременно обеспечивает железом растущий организм цыпленка. Вот так, просто и изобретательно, работает природа. Мы могли бы многому у нее поучиться. Для примера можно присмотреться к тому, как древние люди выбирали камни для изготовления галечных орудий.
Сегодня специалисты по бионике – в силу своей профессии – стали особенно внимательны. Они берут за образец природу и на основании наблюдений разрабатывают, например, новые поверхности или покрытия для одежды. Особенно интересны покрытия для защиты от воздействий во время работы; спортсмены, занимающиеся экстремальными видами спорта, тоже могут извлечь из такого подхода немалую пользу. Репейная застежка (липучка) являет собой самый знаменитый пример: принцип «Велькро» сегодня регулярно применяют в одежде; эти застежки стали сертифицированным материалом для использования на МКС. В 1951 году швейцарский инженер Жорж де Местраль сделал определенные выводы, наблюдая, как репей сцепляется с шерстью его собаки, а затем оформил эти выводы в виде патента. В девяностые годы внимательный анализ поверхности и структуры акульей кожи позволил разработать ткань для купальных костюмов, которая снижала сопротивление передвижению в воде по сравнению с традиционными материалами. Крошечные возвышения и небольшая зазубренность нового материала привели к тому, что пловец соприкасается с меньшим объемом воды, и это уменьшает сопротивление потоку. Эта гениальная идея пришла в голову Фионе Фэйрхерст из Великобритании, результатом стало появление «быстрой кожи» для купальника, которая дебютировала в 2000 году на Олимпийских играх в Сиднее. В конце концов, 82 % медалистов этой Олимпиады были одеты в новые высокотехнологичные купальники Speedo. Акулья кожа нашла применение и в самолетостроении; снижение сопротивления воздуха значительно уменьшило потребление керосина, что привело к снижению себестоимости полетов.
Наконец, чтобы создать новые материалы для верхней одежды, бионики внимательно присмотрелись к меху белых медведей. Специалисты обнаружили, что мех белого медведя обладает высокой теплоизолирующей способностью благодаря тому, что каждый волос в нем полый, а воздух – превосходный теплоизолятор. Кроме того, белый мех, лишенный пигмента, позволяет согревающим солнечным лучам доходить до кожи медведя, которая имеет иссиня-черную окраску. Темная окраска позволяет поглощать лучи лучше, чем светлая, а теплоизолирующий мех позволяет телу сохранять тепло. Эти наблюдения привели к тому, что концерн «Дюпон» начал производство полых полиэстеровых волокон под названием Hollofil. Этот материал обладает высокими теплоизолирующими свойствами и сегодня применяется в изготовлении спальных мешков и уличной одежды для защиты от холода; этот материал мы подробно рассмотрим в следующей главе.
Уайт-Хорс, или Испытание границ возможногоНеобычайное очарование экстремальных видов спорта
Сейчас последует смелый скачок! Смена темы – от наших прародителей к экстремальному спорту современности? Но нет, тема по большому счету останется той же. Достижения этих спортсменов и спортсменок, которые ходят по грани возможного, так же поразительны, как способность к выживанию наших предков, и именно поэтому для физиологов спортсмены представляет особый интерес. Как человек ухитряется физически и психологически выдерживать экстремальный холод (Юконский арктический ультрамарафон), экстремальную жару (Марафон де Сабль), экстремальную высоту (переход через Анды) или экстремальную длительность (Sels-Transcendence Race)? Нагрузки настолько невообразимо велики, что даже медицина долгое время считала это едва ли возможным. Могут ли эти «эксцессы» быть здоровыми?
Как мы узнали из предыдущей главы, нашим предкам приходилось обитать в весьма тяжелых условиях окружающей среды, которая становилась все суше и холоднее, а в области Восточно-Африканского разлома, кроме того, произошло поднятие уровня земли. Связанные с этим трудности с добыванием пищи и воды значительно повлияли на условия жизни в те времена. Постоянные проблемы с доступом к жизненно необходимым ресурсам по большому счету привели к тому, что выжили только те австралопитеки, которые обладали выдающейся выносливостью. Как показывают генетические данны