Есть и менее уловимые реакции, например «бунт селезенки». Этот орган в основном работает как кровяной фильтр, а еще в нем содержится запас богатых кислородом красных кровяных телец, которые используются в чрезвычайных ситуациях. У тюленей этот орган — своего рода естественный кислородный баллон для дайвинга[206]: он вмещает более 20 л красных кровяных телец и во время погружений, сжимаясь, как выжатая губка, сокращается на 85%, выталкивая кровь в сосуды по всему организму. Людям повезло с селезенкой чуть меньше, но она тоже гонит в организм богатую кислородом кровь. Это приносит пользу не только во время погружений, но и при длительном выполнении физических упражнений до полного изнеможения. В одном исследовании ученые сравнили членов хорватской национальной команды по фридайвингу[207] с нетренированными людьми. У некоторых из них (по причинам, не связанным с исследованием) была удалена селезенка. Участники погружали лицо в холодную воду для стимуляции нырятельного рефлекса и выполняли серию из пяти задержек дыхания на максимально возможное время. Между подходами испытуемым давались две минуты на восстановление. У тех участников, у кого селезенка не была удалена (как у спортсменов, так и у нетренированных), время задержки дыхания увеличивалось от попытки к попытке благодаря поступлению дополнительной крови, причем преимущество наблюдалось еще в течение часа. У тех же, у кого селезенки не было, время задержки дыхания во всех попытках было постоянным.
Опытным фридайверам наблюдение за подобными слабовыраженными реакциями организма дает много важной информации о том, как проходит погружение. Южноафриканский тренер по фридайвингу Ханли Принслоо делит этот процесс на четыре этапа. Первый — тонкая «фаза осознания», когда в сознании начинает утверждаться желание дышать. И здесь (причем скорее как реакция на накопление углекислого газа в крови, чем на недостаток кислорода) происходят непроизвольные сокращения диафрагмы. Если вы готовы помучиться, эти симптомы можно игнорировать (но только ограниченное время). Затем наступает долгожданный прилив свежей крови из селезенки, и вместе с ним вы получаете психологический стимул, позволяющий продлить погружение. Наконец, когда ваш жаждущий кислорода мозг чувствует угрозу, вы отключаетесь, входя в своего рода нейронный режим ожидания и экономии энергии. Вы должны почувствовать все три стадии и убедиться, что четвертая не наступит, пока вы под водой (или еще лучше, по словам Принслоо, если она вообще не наступит), ведь тогда гортань рефлекторно закрывается, предотвращая попадание воды в легкие. Если же никто не вытащит вас на поверхность в течение нескольких минут, то вы сделаете последний глубокий вдох в поисках кислорода и захлебнетесь.
Факт, что люди могут нырять на глубину до девяноста метров или задерживать дыхание почти на двенадцать минут, говорит нам о том, что абсолютные пределы при нехватке кислорода не так уж ограничены, как нам кажется: мы защищены несколькими рефлексивными механизмами безопасности, срабатывающими друг за другом. И здесь есть любопытная деталь. Нырятельный рефлекс контролируется автономной нервной системой, координирующей широкий спектр телесных функций (таких как частота сердечных сокращений, дыхание и пищеварение), которые в основном находятся вне контроля сознания. Но если вы повесите монитор сердечного ритма на тюленя, то обнаружите, что пульс у него начинает падать аккурат перед тем, как он ныряет в воду[208]. То же верно и для людей, хотя наши реакции менее выражены и гораздо более вариативны. Когда вы закрепите это поведение с помощью нескольких практических занятий, сердечный ритм начнет падать, как только вы получите указание окунуть голову в воду, даже если приказ будет отменен и вы останетесь сухими. Тим Ноукс назвал бы это «упреждающей регуляцией»: мозг использует осознанно собранные знания (например, предстоящее погружение или приближающийся финиш) для активации или деактивации механизмов безопасности, которые в остальном бессознательны.
Это не значит, что мозг всегда все делает правильно. Сеть безопасности дайверов (Divers Alert Network), которая отслеживает несчастные случаи при подводном плавании и задержке дыхания по всему миру, сообщила о пятидесяти семи инцидентах со смертельным исходом в фридайвинге в 2014 году. Это больше, чем двадцать-тридцать случаев в год, о которых сообщалось десять лет назад, но ниже максимума в 2012 году, когда погибло более семидесяти человек. И даже те, кто сумел выбраться на поверхность живым, иногда платят за это немалую цену: Уильям Трубридж потерял чувство вкуса, а Герберт Нич после инсульта с трудом ходит и разговаривает. Причина, по которой в нас заложены настолько сложные механизмы защиты от нехватки кислорода, заключается в том, что последствия ее ужасны.
На примере фридайверов хорошо видно, как человеческий организм действует, если полностью перекрыть доступ кислорода. Но чтобы понять, как он поведет себя в ситуациях с различным уровнем дефицита кислорода, не лишним будет рассмотреть противоположную крайность c точки зрения топографии. Если вы выйдете из океана в Монтерее, спрячете маску с трубкой и ласты и отправитесь вглубь страны, воздух вокруг вас будет становиться все более разреженным. Это потому, что вы продвигаетесь через огромный океан воздуха — атмосферу, и чем выше вы поднимаетесь, тем меньше давление на вас сверху. Когда вы доберетесь до Марипосы — города, расположенного в предгорьях Сьерра-Невады на высоте 594 м над уровнем моря, — объем кислорода, поступающего в организм с каждым вдохом, упадет на почти незаметные 6%. По мере подъема по дороге в Маммот-Лейкс на высоте 2400 м содержание кислорода упадет уже на 24%, и вы это заметите. К тому времени, когда вы вскарабкаетесь на ближайшую вершину горы Уитни, на 4420 м и выше, где кислорода на 41% меньше, чем на уровне моря, велик шанс, что у вас от боли начнет раскалываться голова.
Одно из первых описаний горной болезни встречается в китайской истории, и упоминание ее относится примерно к 30 году до н. э. Речь о путешествии между Китаем и современным Афганистаном через «Великую гору головной боли» и ее меньшую родственницу, «Малую гору головной боли». Во время похода путешественники (а также их ослы и скот) страдали от мигреней и рвоты — классических признаков острой горной болезни. И все же только в 1648 году, когда французский ученый Блез Паскаль поручил своему зятю Флорену Перье перенести заполненный ртутью барометр с самой низкой точки города Клермон на вершину соседнего холма, стала ясна связь между высотой и разреженностью воздуха. В следующие столетия ученые постепенно определяли роль кислорода в дыхании и последствия его недостатка. За три столетия до того, как спортсмены начали регулярно ночевать в гипоксических палатках[209], произошло одно примечательное событие, ставшее своего рода вехой: Роберт Гук испытал первую в мире искусственную барокамеру. В 1671 году ученый замуровал себя с помощью цемента в герметичной деревянной бочке, которая была погружена под воду в бочке большего размера. Затем с помощью мехов и клапанов ученый стал откачивать воздух из внутренней бочки, пока его уши не начали лопаться.
С изобретением воздушных шаров стало немного проще (хотя и не менее опасно) изучать влияние высоты. В течение нескольких лет после первого полета человека в 1783 году физиологи и искатели приключений поднимались на невероятные высоты и рассказывали о странных реакциях на разреженный воздух: учащенное сердцебиение, затрудненное дыхание, головокружение, а иногда даже онемение и паралич. В 1799 году воздухоплаватель, сидевший на лошади (почему, история об этом умалчивает), поднимался до тех пор, пока у животного не пошла кровь из носа и ушей. Одно из ключевых наблюдений заключалось в том, что опытные воздухоплаватели, видимо, реже страдали от этих проблем, и возникло предположение, что повторное воздействие разреженного воздуха вызывает своего рода адаптацию. В 1875 году, когда был запущен французский воздушный шар «Зенит», его пассажиры знали достаточно, чтобы запастись кислородом дополнительно. Однако все трое на борту потеряли сознание, когда перешли за 7900 м. Два часа спустя, когда шар упал на землю, один из них очнулся и обнаружил, что его товарищи лежат мертвые с полузакрытыми глазами и открытыми ртами, полными крови. Смерть на воздушном шаре не была редкостью в те времена из-за пожаров, аварийных посадок и других неудач, но инцидент на «Зените» показал, что на достаточно большой высоте и воздух может быть смертельным.
А альпинисты покоряли все более высокие вершины: Монблан (4810 м) в 1786 году, стратовулкан Чимборасо (6267 м) в Эквадоре, который некоторое время считался самой высокой точкой Земли, в 1880 году — и сталкивались с аналогичными проблемами (Чимборасо по-прежнему считается самой удаленной точкой от центра планеты, поскольку она толще вблизи экватора). Именно во время неудачной экспедиции на Чимборасо в 1802 году немецкий натуралист Александр фон Гумбольдт впервые установил связь между недостатком кислорода и изнурительными симптомами горной болезни[210].
Самая высокая вершина из ныне известных — Эверест (8848 м). В 1920-х, когда проводились первые британские экспедиции в Гималаи, альпинисты поняли, что облегчить течение горной болезни помогает постепенное привыкание к высотам. Принципиальное отличие от подъема на воздушном шаре заключалось в том, что при подъеме в горы пешком (особенно если учесть необходимость разведки незнакомого маршрута, а также технические трудности) почти невозможно не акклиматизироваться хотя бы отчасти за пять недель путешествия. Но даже эти знания не давали уверенности в том, что восхождение в принципе возможно. Ученые определили, что на вершине Эвереста содержание кислорода будет составлять едва ли треть от содержания на уровне моря. Мог ли человек не потерять сознание в таких условиях, не говоря уже о том, чтобы мобилизовать достаточно мышечной силы и идти сквозь коварные лед и снег?