В один прекрасный день (дело было в конце XVIII в.) секретарь Лондонского королевского общества мистер Благден отважился зайти в помещение, нагретое до 105° С, прихватив с собой несколько яиц, сырой бифштекс и собаку. Четверть часа спустя яйца испеклись в скорлупе, а бифштекс прожарился, но Благден с собакой вышли невредимыми (собаку, правда, пришлось держать в корзине, чтобы не обжечь подошвы лап). Эта способность выдерживать температуру, превышающую отметку кипения воды, тем более поражает, если учесть, что изменение свойств белка и необратимые повреждения клеток начинаются уже при температуре выше 41° С, что температура тела, превышающая 43° С, является для человека смертельной и что ситуация нахождения в течение нескольких минут при температуре выше 50° С приводит к гибели всех клеток. Однако, как наглядно продемонстрировал мистер Благден, человеческий организм способен почти четверть часа продержаться при температуре в 105° С. В этой главе мы попытаемся выяснить, как такое возможно.
Наша жизнь зависит от расположенного в 150 млн км от Земли ядерного реактора, который дарит нашей планете свет и тепло. Температура на поверхности Солнца составляет 5500° С. На Земле она существенно ниже, однако и здесь может достигать смертельных для человека значений. Самая высокая температура воздуха на Земле в тени, 58 ° С, была зафиксирована в сентябре 1992 г. в ливийском городе Эль-Азизия. Выше 45° С регулярно прогревается воздух в летние месяцы в Центральной Австралии, странах Персидского залива и Судане, а предметы, расположенные на солнце, раскаляются еще больше, поэтому до металлических поверхностей невозможно дотронуться, и песок обжигает ноги. Воздействие солнечного тепла ощущается даже в холодных регионах. Снежные шапки Эвереста солнце прогревает до 30° С, полярники могут пострадать одновременно от солнечного ожога и обморожения, и даже в ледяном космическом пространстве предметы, попадающие под солнечные лучи, быстро накаляются.
Самые высокие температуры на Земле зафиксированы в пустынях. Согласно определению, пустыня – это территория, где в год выпадает менее 200 мм осадков, однако для многих пустынь даже этого много, а в некоторых дождя может не быть годами. Отсутствие облаков означает интенсивное солнечное облучение, в результате которого земля и воздух быстро прогреваются днем и не менее быстро остывают ночью. Запасы воды скудны, поэтому земля большую часть года иссушена, а в раскаленном мареве возникают миражи, превращающие потрескавшуюся землю в призрачный цветущий оазис. К палящему зною добавляются жгучие ветры, которые лишают тело влаги, сморщивая кожу и иссушая носоглотку. Песок и пыль царапают, как наждачная бумага, и забивают горло. Ультрафиолет вызывает солнечные ожоги, яркий свет слепит глаза. Жить в таких условиях человеку нелегко. Однако люди селились в пустынях столетиями, и каждый год тысячи туристов приезжают полюбоваться неземной красотой изрезанных ветром дюн и разноцветных скульптурных скал. Чтобы выжить в этих суровых условиях, человеку не обойтись без физиологической и поведенческой адаптации.
Температура тела
Прежде чем выяснять, как человеческому организму удается справиться с экстремальной жарой, следует пояснить, что такое температура тела и как она регулируется в нормальных условиях. Не во всех участках тела поддерживается одинаковая температура, поэтому так называемая «температура тела» – это на самом деле температура внутренняя, температура глубинных тканей грудной клетки и брюшной полости. Она обычно составляет около 37° С, отклоняясь в течение суток примерно на полградуса – выше всего вечером, ниже всего перед рассветом. У женщин на внутреннюю температуру дополнительно влияет менструальный цикл: перед овуляцией температура повышается и держится с 15-го по 25-й день 28-дневного цикла. Эти изменения позволяют женщине определить наиболее подходящие для зачатия дни, поэтому на их основе строится календарный (ритмический) метод контрацепции.
Как наглядно демонстрируют тепловизионные снимки, температура поверхности тела может сильно отличаться от внутренней. У обнаженного человека в холодной комнате температура кожи может понизиться до 20° С, и температура конечностей также будет ниже внутренней. И наоборот, после интенсивной физической нагрузки температура в потрудившихся мышцах возрастет до 41° С, хотя внутренняя температура повысится всего на один-два градуса. Участки с повышенным кровотоком тоже всегда горячие – именно поэтому у нас «горит лицо», когда мы краснеем.
Норма внутренней температуры лежит в пределах 36–38° С; ниже 35° С наступает гипотермия, выше 40° С – гипертермия, если пользоваться медицинской терминологией. При подъеме внутренней температуры выше 42° С наступает смерть от теплового удара. Поэтому, в отличие от переохлаждения, которое человек при определенных условиях может пережить (см. гл. 4), перегрев с увеличением внутренней температуры на каких-нибудь пять градусов является смертельным. Особенно чувствительна к повышениям температуры сперма, поэтому у млекопитающих тестикулы вынесены для охлаждения за пределы тела. Как ни сексуально выглядят обтягивающие брюки, они понижают мужскую фертильность, препятствуя отдаче тепла и уменьшая выработку спермы.
Чувствуя жар
Вопрос о том, как ощущает организм свою внутреннюю температуру, занимал ученых годами. Субъективно нам всем понятно, что чувство тепла или холода возникает благодаря нервным окончаниям в коже. Однако, если задуматься, мы поймем, что для выживания важна не температура поверхностных покровов, а температура мозга. Таким образом, организму логичнее ориентироваться на температуру мозга, а не кожи – подобно тому, как система отопления контролируется центральным термостатом, а не датчиками с наружных стен.
Аналогичный «термостат» в животном организме был обнаружен Э. Ааронзоном и Ю. Заксом в 1885 г. Он находится в гипоталамусе – отделе мозга, расположенном у основания черепа. И все равно долгое время после его обнаружения не утихали бурные споры о том, что важнее для температурного контроля – кожа или мозг. Окончательный ответ был получен благодаря одному ученому, который позволил вживить себе в мозг температурный датчик и проследить, чем определяется реакция его тела на холод – температурой кожи или мозга. Чтобы охладить кровь, поступающую в мозг, но при этом не дать ей добраться до кожи, испытуемый ел мороженое. Последовавшая в результате типичная реакция организма на холод поставила окончательную точку в спорах: главный регулятор температуры тела находится в мозге.
Однако мозгом чувствительность к температурному воздействию не ограничивается. Хлебнув слишком горячего кофе и от неожиданности опрокинув чашку на себя, вы наверняка подскочите от боли, убеждаясь заодно, что кожа, язык, ротовая полость и горло тоже снабжены тепловыми «датчиками». Они воспринимают не температуру окружающей среды, а, скорее, температуру кожи, в которой расположены. Именно поэтому воздух из электрической сушилки для рук кажется прохладным, пока руки еще влажные, но когда руки высыхают, становится обжигающе горячим.
