В связи с гибернацией медведя одним из первых исследовали вопрос о том, как, несмотря на высокую скорость метаболизма (высокую температуру тела), животному удается всю зиму не пить и не выделять мочу. Человек тоже может долго обходиться без пищи, если у него в теле есть жир. Но без воды мы не можем. Если бы человеку зимой пришлось провести существенное количество времени в медвежьей берлоге, он, даже не потея, быстро оказался бы обезвожен из-за мочеиспускания. А если отключить почки, в крови быстро накапливаются отравляющие организм продукты обмена веществ, в первую очередь мочевина. Мочевина переносит азот и позволяет человеку избавиться от него, а азот образуется как продукт обмена при переваривании белков и нуклеиновых кислот. Медведь всю зиму не испускает мочу. Тогда возникает вопрос: мочевина нетоксична для медведя или вообще не образуется в его теле? Чтобы выяснить это, медики Ральф Нельсон и Дайана Стайгер из госпиталя Carle Foundation в Университете Иллинойса объединились с зоологом Томасом Беком из Управления дикой природы Колорадо, чтобы попытаться исследовать содержание мочевины в крови медведя в зимнем сне. Но как получить кровь? Медведь в берлоге достаточно бдителен, чтобы отрицательно реагировать на людей со шприцами. Отчасти с целью получить в проекте более покладистых испытуемых исследователи предприняли сложнейшую операцию. Они отлавливали медведей осенью и снабжали радиопередатчиками, чтобы позже находить подопытных животных в берлогах. Здесь медведей усыпляли из транквилизаторного ружья химическим средством (Ромпун), под действием которого те становились более сговорчивыми, и брать у них кровь оказывалось проще. Всего было взято и проанализировано 76 проб крови у 48 медведей.
Поскольку во время зимнего сна в обмене веществ медведя в основном используется жир, в крови накапливается не так уж много мочевины. То небольшое количество, которое все же образуется, преобразуется в креатин, а он нетоксичен. Кроме того, продукты обмена в виде азота не становятся токсичными, а используются повторно в биохимических процессах, где снова образуется белок. В результате, несмотря на низкую подвижность, мышечная масса животного не убывает. Так что за всю зиму медведю в спячке не нужно вставать ни попить, ни пописать. Вода остается в организме, потому что ей не нужно вымывать токсичные продукты обмена, а животное при этом сохраняет хорошую форму. Но это само по себе еще не делает медведя тем чемпионом среди лежебок, которым он является. Ученые продолжают выяснять другие удивительные подробности о его физиологических способностях.
Чтобы кости человека сохраняли свою структуру и функцию, скелет должен испытывать серьезную нагрузку, как наглядно показали испытания в невесомости в космосе (Johnson, 1998). Потеря минералов в костях составила для разных частей скелета от 3,4 до 13 % всего за 17 дней космического полета. Объем мышечной ткани сокращался с похожей скоростью, и люди стали беспокоиться о том, как продолжительные космические перелеты будут воздействовать на здоровье астронавтов (White, Avener, 2001). Аналогичным образом страдают от потери костной массы пациенты при параличе нижних конечностей, причем масса костей нижней половины тела за полгода после потери подвижности ног сокращается на 30 %. Таким образом, истинная причина ослабленности кроется не в космосе и не в невесомости как таковой. На самом деле в остеопорозе и потере мышечной массы виновато отсутствие физической активности, и, чтобы бороться с этим, в советской космической программе (которой принадлежит рекорд в виде 366-дневного космического полета) придавали особое значение усиленным тренировкам. Медведи обходятся без тренировок и не испытывают нежелательных эффектов. За долгую эволюционную историю медведя те, кто не мог вынести тягот продолжительной бездеятельности, оказались отсеяны.
Ученые в Исследовательском центре Эймса NASA изучали последствия пассивного образа жизни на здоровых молодых добровольцах, которым хорошо заплатили за то, чтобы они от нескольких дней до нескольких недель подряд провели лежа на спине в кровати (Miller, 1995). С 1971 года более чем на 500 участниках исследования в Центре Эймса показали, как драматически сидячий образ жизни воздействует на человека. При этом наблюдается не только потеря костной массы и мышечная слабость, но и ухудшение всасывания в кишечнике и преддиабетическое состояние с инсулиновой резистентностью. Ученые заключают, что в космическом полете тело фактически оказывается в таких же условиях, как при продолжительном нахождении в постели и как медведь во время зимнего сна. Возникает все тот же вопрос: как организм медведя борется с потерей костной массы?
Большая часть населения США страдает от недостатка физической активности, который создает своеобразную нагрузку на организм. Каждый третий американец старше 50 лет ведет совершенно сидячий образ жизни. В результате лишенные работы мышцы становятся невосприимчивы к инсулину, который в норме способствует всасыванию глюкозы; сахар в крови достигает опасного уровня всякий раз, как человек ест что-то сладкое, и возникает риск развития диабета взрослых (второго типа). Человеческий организм не приспособлен к низкой физической активности. В отличие от медведей, в нашей эволюционной истории физическая активность всегда присутствовала, мы не созданы так, чтобы долго бездействовать. Мы хищники, приспособленные к длительным нагрузкам, о чем я подробно пишу в книге «Зачем мы бежим, или Как догнать свою антилопу»
[40]. Отсутствие физической активности плохо сказывается на всех органах тела, по крайней мере если при этом продолжать есть. Однако я полагаю, что и избыток калорий может быть важной переменной, потому что он часто возникает в результате отсутствия активности.
Ральф Паффенбаргер, медик из Стэнфордского университета, изучал влияние образа жизни на 17 000 студентах Гарварда на протяжении 25 лет после выпуска и пришел к выводу, что физические тренировки – важнейший фактор для здоровья и долголетия. Иными словами, недостаток физической активности вызывает последствия, аналогичные старению. Каждый час активных тренировок во взрослом возрасте продлевал жизнь на два часа. Очевидно, польза от физических упражнений ограниченна, иначе в какой-то момент человек с их помощью достиг бы бессмертия. Впрочем, слишком обильные тренировки тоже ускоряют процессы старения. Думаю, вопрос о том, какая нагрузка оптимальна, чтобы максимально продлить жизнь, связан не столько с размером нагрузок, сколько с количеством калорий, которые человек получает и сжигает. Есть корреляция между низким потреблением пищи и продолжительностью жизни. В то же время недоедание, конечно, укорачивает жизнь; таким образом, высокое потребление пищи тоже коррелирует с продолжительностью жизни. Разницу создает соотношение между диапазоном потребления пищи и количеством физических нагрузок.
Покой не обязательно ускоряет разрушительные процессы старения, ведь зимоспящие животные входят в оцепенение и живут дольше, чем те, что не впадают в спячку. Здесь нет ничего удивительного, потому что в спячке физиологические функции поставлены на паузу – видимо, и те, что ведут к деградации, и те, что к регенерации. Таким образом, характерные для спячки длительные периоды, которые животное проводит с низкой температурой тела, подобны для него состоянию смерти, и в результате продолжительность его жизни может быть больше, хотя число часов, которые животное проживает (если под жизнью подразумевать, что оно ест, испражняется, движется и спит), может оказаться меньше (любопытно было бы вычесть из продолжительности жизни зимоспящих животных время спячки и посмотреть, будет ли результат соответствовать продолжительности жизни у их не впадающих в спячку сородичей).
