В некоторых случаях огненных жуков манили и другие горячие места, включая фабрики и даже футбольные матчи на стадионе, где многие зрители курили. Возможно, наиболее впечатляющее нашествие такого рода произошло в центральной Калифорнии в августе 1925 года. Когда огромный пожар поглотил нефтяной резервуар возле города Коалинги, к нему начали слетаться огромные количества огненных жуков. Газеты того времени подсчитали, что миллионы огненных жуков прилетели на Коалингу и оставались там в течение нескольких дней после тушения пожара.
Поскольку Коалинга расположена в засушливой долине, можно предположить, что жуки прилетели из западных предгорьев Сьерра-Невада, примерно в 80 милях от города. У жуков-меланофилов есть по одной ямке для обнаружения инфракрасного излучения на каждой стороне живота. Много лет спустя Хельмут Шмитц и Герберт Бузак из Боннского университета оценили количество инфракрасного излучения, которое могло бы поступить на эти датчики с расстояния около 130 км. Они обнаружили, что его присутствие не просто заметить в постоянном тепловом шуме, производимом телом огненного жука. Нервная система насекомого выполняет сложную задачу по извлечению этого слабого сигнала, который запускает миграционное поведение. На сегодняшний день мы точно не знаем, используют ли огненные жуки инфракрасные датчики, к примеру, TRPV1, или летучие мыши-вампиры свои TRPA1, или совершенно иной механизм – возможно, даже не из группы TRP.
Если ввести слово «рай» в поиске картинок браузера, экран заполнится сотнями изображений тропических пляжей. Чем это объясняется? Частично, по крайней мере, для людей, живущих в богатых обществах, – ассоциациями с размеренным отдыхом. Но почему тогда поисковый запрос «рай» не вызывает картины других популярных мест отдыха, таких как горнолыжный курорт или Диснейленд? Причина в погоде: рай – это место, где нашим телам не приходится работать очень усердно, чтобы поддерживать внутреннюю температуру примерно на уровне 36 °C.
Мы, люди и другие гомеотермические животные (млекопитающие и птицы), с трудом переносим отклонения нашей внутренней температуры более чем на несколько градусов. Если жарко, мы потеем, пьем холодные напитки или прыгаем в бассейн, чтобы охладиться. Если же нам холодно, мы дрожим и надеваем свитер. Эти гомеостатические рефлексы и поведение требуют, чтобы мы постоянно контролировали внутреннюю температуру и температуру внешнего мира, ощущаемую через кожу. Нам нужно знать, когда кожа холодная или горячая, чтобы требовать физиологической реакции для поддержания внутренней температуры в узком диапазоне. Пороги человеческого TRPM8 и TRPV1 хорошо откалиброваны для этой задачи: TRPM8 активируется при температуре ниже 25 °C, а TRPV1 активируется при температуре выше 43 °C.
Если пороги активации TRPM8 и TRPV1 в самом деле предназначены для поддержания комфортной температуры, мы можем ожидать, что эти пороги в активной зоне будут отличными у животных. Действительно, когда ДНК, кодирующая TRPM8 у курицы, крысы и лягушки (когтистая лягушка Xenopus laevis), использовалась для искусственной экспрессии каналов TRPM8, было показано, что куриный TRPM8 был настроен на более теплый порог активации: около 30 °C, соответствующий защите его внутренней температуры 42 °C. Лягушка нуждается только в распознании сильного холода и имеет встроенный «охладитель» TRPM8, активируемый при температуре ниже 19 °C (рисунок 4.3).
Рисунок 4.3. Порог реакции TRPM8 на охлаждение коррелирует с температурой тела. Эти кривые температурного отклика были получены посредством искусственной экспрессии TRPM8 от лягушки, крысы и курицы
Пороги чувствительности к теплу также, кажется, устанавливаются температурой активной зоны. Например, человеческий TRPV1 просыпается при температуре выше 43 °C, но у рыбы-зебры этот показатель равен 33 °C. Как итог: пороги для обнаружения горячего и холодного у разных животных не случайны. Видимо, они имеют смысл с точки зрения регулирования температуры, которой необходимо достичь каждому животному, чтобы нормально функционировать физиологически.
Чем объясняются крайности в индивидуальных предпочтениях температуры у людей? Мы знаем, что люди с более тонким слоем жира в организме предпочитают теплую среду, что имеет смысл с точки зрения регулирования температуры внутри тела. Мы также знаем, что физически активные люди производят больше тепла за счет мышечного сокращения и потому предпочитают более низкие температуры. Частично это объясняет, почему маленькие дети и подростки часто не хотят надевать пальто. Существует также ежедневное циклическое изменение температуры тела и, следовательно, предпочтение внешней температуры. Но существуют ли реальные различия в чувствительных к температуре молекулах или устройстве кожи и мозга, которые могли бы объяснить некоторые из этих индивидуальных изменений?
Мы знаем, что разные виды животных могут иметь варианты TRPV1 и TRPM8, которые настроены на разные температуры. Для крыс и людей существуют препараты, блокирующие TRPV1 вызывающие гипертермию, повышение температуры тела. Лекарства, которые активируют TRPM8, могут делать то же самое. Существует также редкая рецессивная мутация у людей, называемая WNK1 / HSN2. Две копии этого мутантного гена вызывают серьезную дегенерацию сенсорных нейронов, но единственные копии носителей мутации не затрагиваются.
Тем не менее, тщательное измерение порогов обнаружения тепла и холода показало, что у носителей WNK1 / HSN2 тепловой порог немного смещен в холодную сторону, а их холодный порог наоборот – в более теплую, чем у людей сходного возраста и пола. Кажется, что генетические изменения в человеческом TRPV1 или TRPM8 могут составлять часть индивидуальных температурных предпочтений, но это пока не доказано.
Глава 5. Боль и эмоции
В свой четырнадцатый день рождения, стремясь произвести впечатление на друзей, мальчик спрыгнул с крыши дома в Лахоре (Пакистан). При приземлении он поднялся с земли и сказал, что в порядке, но умер на следующий день от сильного внутреннего кровотечения. Несмотря на серьезные травмы, он не жаловался на боль, поэтому семья не обратилась к врачу. Неудивительно: это был не обычный мальчик. Его хорошо знали как уличного артиста, который вставлял ножи в руки и танцевал на горящих углях. Говорят, он совсем не чувствовал боли.
Хотя мальчик умер до того, как его могли тщательно обследовать, последующие изыскания Джеффри Вудса, генетика в больнице Адденбрука в Кембридже, Англия, выявили шесть дополнительных случаев, когда способность чувствовать боль полностью отсутствовала с рождения. Все эти люди были детьми из семей клана Куреши Бердари в сельских районах северного Пакистана, но поскольку эта особенность является результатом редкой и случайной генетической мутации, подобное может произойти в любой точке мира.
Пакистанские семьи, которые изучал Вудс, эмигрировали в Англию и иногда практиковали заключение браков между двоюродными братьями и сестрами. Ни один из шести детей в жизни не испытывал боли: ни на коже, ни в мышцах, ни в костях или внутренних органах. Они редко плакали в младенчестве. Не то чтобы они не ощущали боль, но были к ней безразличны. Неврологические осмотры показали, что у детей было нормальное сенсорное восприятие мелких механических раздражителей (вибрация, давление, текстура), легкого тепла и охлаждения (но не болезненных перепадов температуры), щекотки и ласки. Ударив себя случайно по большому пальцу молотком, они чувствуют давление удара, но не испытывают боли от него.
У обследованных детей были здоровые рефлексы, кишечник и мочевой пузырь работали нормально, не наблюдалось никаких явных нарушений познания, настроения или социального взаимодействия. Когда их попросили описать значение слова «боль», ни один не смог дать правильный ответ, хотя старшие знали, какие действия могут вызвать боль у других, и могли убедительно ее имитировать. Важно отметить, что потеря чувства физической боли не уменьшила способность этих детей испытывать боль эмоционально – их чувства могли быть задеты. Также не подлежала сомнению их способность сочувствовать боль других людей.
На первый взгляд кажется, что жизнь без боли прекрасна, но это вовсе не так. Боль возникает в ответ на раздражители, повреждающие ткани. Без нее мы не научимся уклоняться от острых лезвий, кипящих жидкостей или вредных химикатов. Люди с врожденной нечувствительностью к боли постоянно травмируются. Они кусают собственные языки, ломают кости, изнашивают суставы и режут роговицы, неосознанно втирая песок в глаза. Многие не доживают до подросткового возраста.
Для большинства таких людей смерть часто становится результатом банального повреждения: убить могут плохо подогнанная обувь, повреждающая ноги, горячая пища, обжигающая пищевод, или даже слишком тесное нижнее белье, которое врезается в кожу живота. Бактериальная инфекция, причиненная такими травмами, является постоянной угрозой.
Результаты сканирования мозга пострадавших пакистанских детей были нормальными, также как и биопсия шовного нерва. В отличие от пациентов с синдромом Норрботтена, о которых мы говорили ранее, у этих детей было нормальное количество различных типов сенсорных волокон – от быстрых Альфа-волокон до медлительных С-волокон. Анализ их ДНК показал, что все шестеро детей имели мутации в одном и том же гене – SCN9A, отвечающем за выработку чувствительности к напряжению натриевого канала, который необходим для распространения электрических сигналов в нейронах.
Однако присутствие SCN9A почти полностью ограничено нейронами, передающими информацию о боли от кожи и внутренних органов. Другие нейроны используют разные гены натриевых каналов. Следовательно, нейроны, передающие болевые сигналы в мозг, присутствуют, но не подают сигналов. Вот почему результаты биопсии икроножного нерва у детей выглядят нормальными, в то время как они совсем не чувствуют боли. Когда клетки почек использовались для искусственной экспрессии мутантной