Читать книгу ЕВА. История эволюции женского тела. История человечества - - Страница 7

Чудовища юрского периода каждый день топтались над норой Морги. Мясоеды размером с грузовик бегали, как страусы на стероидах. Некоторые и выглядели соответствующе. В морях жили похожие на Лохнесское чудовище плезиозавры. Все крупные ниши в экосистеме были заняты, поэтому большинство ранних Ев эволюционировало под чужими ногами, а это вряд ли то место, где хотелось бы находиться 200 миллионов лет назад. Даже сама земля была опасна: суперконтинент Пангея начал распадаться. Тектонические сдвиги разорвали мир Морги на части. Вода устремилась в расщелины, заполняя их под шипение лавы, порождая новые океаны.

Тем не менее Морги принадлежала к невероятно успешному виду. Ее окаменелые останки находят повсюду от Южного Уэльса до Южного Китая. Морги жила везде, где могла выжить. Она была адаптивной. Находчивой. И у нее было много детей. Генетик Дж. Б. С. Холдейн[18] любил говорить, что Бог обожает жуков, раз создал их так много; их поедание было успешной стратегией для насекомоядных вроде Морги. Ибо Бог любил как жуков, так и мохнатых, теплых, трепещущих сердцем Ев, которые их ели.

Но не только избыток жуков сделал вид Морги таким успешным. В отличие от Ев, которые были до нее, Морги кормила своих детенышей молоком.

Новорожденные животные сталкиваются с четырьмя основными опасностями: иссушением, хищниками, голодом и болезнями. Они могут умереть от жажды. Они могут стать чьим-то ужином. Они могут умереть от голода. И если им удастся избежать всего вышеперечисленного, они все равно могут умереть – от бактерий или паразитов, подавляющих их иммунную систему. Каждая мать в животном мире разработала стратегии для защиты своего потомства, но Морги удалось побороть все четыре опасности разом: ее дети питались веществом, выработанным ее собственным телом.

Когда мы говорим о грудном молоке, мы обычно определяем его как первую пищу ребенка. Нет ничего хуже, чем недокармливать ребенка, потому что новорожденному нужны ресурсы для образования нового жира, крови, костей и тканей. Из-за этого, когда новорожденные кричат, мы обычно предполагаем, что они голодны и хотят молока, но это не всегда так. Самое главное, что нужно младенцу после рождения, – это вода.

Все живые существа, млекопитающие или нет, в основном состоят из воды. В то время как тело взрослого человека состоит из воды на 65 %, тело новорожденного – на 75 %. Большинство животных, по сути, представляют собой пирожки с океаном. Если бы мы хотели описать жизнь на Земле в самых простых терминах, то могли бы сказать, что все живое – энергетические мешки, наполненные строго упорядоченной водой.

Мы используем эту воду для транспортировки молекул между клетками, между органами, для сращивания молекул и создания новых, для сворачивания белков, для смягчения различных наших выпуклостей, для перемещения питательных веществ и отходов в правильном направлении. Сама наша ДНК сохраняет свою форму благодаря окружению из тщательно структурированных молекул воды. Взрослый человек может обходиться без еды до месяца, а без воды мы умираем через три-четыре дня. Любой биолог скажет вам, что история жизни – это история воды. Наши земные клетки развивались в мелководных океанах, и они так и не оправились от этого.

Поэтому новорожденным земным животным сразу же нужна вода. Рыбы пьют постоянно с момента появления на свет. На суше утолить жажду сложнее. Некоторые новорожденные рептилии настолько малы, что могут пить росу и впитывать влагу тумана через кожу. Некоторые ищут лужи и ручьи. Другие, например новорожденные морские черепахи, сразу направляются к большим водоемам. Но млекопитающие ищут океан в животе своей матери. Человеческое грудное молоко почти на 90 % состоит из воды.

Со временем древние наземные млекопитающие, такие как Морги, научились утолять жажду своих детенышей молоком. Такая адаптация имеет ряд преимуществ. Например, новорожденным не нужно никуда идти: вода идет к ним. Детеныши роющих животных могут оставаться в безопасности норы намного дольше, чем существа, которым нужно добираться до источников живительной влаги. Кроме того, молоко – это не просто вода, а сложная смесь из воды, минералов и других полезных веществ. Пить слишком много чистой воды за раз может быть опасным как для детей, так и для взрослых. Водой можно даже «отравиться», получив вместо утоления жажды такие неприятные побочные эффекты, как отек мозга, бред и, в конце концов, смерть. Нашим детям нельзя давать воду, пока им не исполнится шесть месяцев. Если они хотят пить, они должны пить больше молока или смеси[19].

Были и другие преимущества в замене воды материнским молоком. Вода – идеальная среда для передачи болезней. В больших водоемах почти всегда обитают миллионы и миллионы бактерий, некоторые из которых могут быть опасными патогенами. Таким образом, контроль взаимодействия с водой и поиск способов обеспечить чистоту питьевой воды являются двумя лучшими стратегиями для поддержания здоровья любого животного.

Думайте о теле Морги как о лучшем в мире юрского периода фильтре. Крошечные, хрупкие новорожденные особенно восприимчивы к патогенам, отчасти из-за своего небольшого размера, а отчасти из-за того, что их иммунная система все еще развивается. Молоко Морги, возможно, содержало какие-то болезнетворные микроорганизмы, но для ее детенышей в них не было ничего нового. Иммунная система Морги отважно боролась, пока дети не стали достаточно взрослыми, чтобы бороться за себя самим.

Ученые считают, что молоко появилось в ходе эволюции, чтобы разом решить проблему и жажды, и иммунитета. Но как это началось – как на самом деле образовались самые первые капельки молока, – вот где история принимает неожиданный оборот.

Как и все ранние формы млекопитающих, Морги откладывала яйца. И, как у многих современных рептилий, эти яйца были мягкие и кожистые. Когда вы разбиваете куриное яйцо, вы на самом деле разбиваете структуру, созданную динозаврами: твердую скорлупу, которая предотвращает испарение жидкости внутри яйца[20]. Яйца большинства рептилий, насекомых и, в том числе, той бессистемной линии, которая привела к ранним млекопитающим, были мягкими. Эта стратегия имеет ряд преимуществ. Например, твердая яичная скорлупа в основном состоит из кальция. Как и все, что тело пытается создать для рождения детей, весь этот кальций должен откуда-то поступать. Морги была размером с современную полевую мышь. Если бы она попыталась снести куриное яйцо, оно бы вымыло весь кальций из ее маленьких костей и зубов[21]. Даже сейчас известно, что животные, откладывающие яйца с твердой скорлупой, перед размножением ищут пищу, богатую кальцием. (Куры на промышленных яичных фермах часто страдают остеопорозом, хрупкие кости их ног ломаются под тяжестью собственного тела.)

Но маленькие кожистые яйца, как у Морги, могут высохнуть до того, как детеныши будут готовы вылупиться. Так что Морги нужно было не только держать свою кладку в тепле, но и следить за ее влажностью.

Есть несколько разных способов делать это. Современные морские черепахи, например, находят участок влажного песка над линией прилива и закапывают свои мягкие яйца в неглубокую яму, покрывая каждое из них густой прозрачной слизью, которую они выделяют в процессе родов. Если вы мать позаботливее, вы тоже можете использовать трюк со слизью, но в довесок будете торчать рядом и периодически облизывать яйца или выделять на них новую слизь. Вот, например, что делает утконос, одно из последних живых млекопитающих, которое все еще откладывает яйца. Самка сначала выкапывает влажную нору, затем выстилает ее мокрой растительной массой. Заползая в центр этой сырой ямы, она откладывает яйца прямо на себя и накрывает их хвостом. И ждет, свернувшись вокруг своих яиц, пока они не вылупятся. Яйца утконоса также имеют дополнительный слизистый слой, который сохраняется до рождения и особенно богат противомикробными веществами.

Морги нужно было держать яйца влажными, но при этом не допустить, чтобы они превратились в среду для размножения бактерий и грибков, передающихся через воду. Большинство ученых предполагают, что слизь ее яиц содержала множество противогрибковых и антибактериальных веществ, как и слизь современных морских черепах и утконосов.

Когда детеныш готов вылупиться из кожистого яйца, он использует специально эволюционировавший орган (обычно острый «яйцевый зуб», который позже выпадает), чтобы проколоть скорлупу. Затем он слизывает покрывающую яйцо слизь. Первая в его жизни еда формируется с влажной стороны яичной скорлупы. По всей вероятности, это был ранний вариант материнского молока – покрывающая яйцо слизь, которую Морги выделяла из специальных желез возле таза. Когда ее детеныши вылупились, те, кто облизал яйцо, получили серьезное эволюционное преимущество. К тому времени, когда появилась Морги, эти железы развились, чтобы выделять слизь, содержащую больше воды, сахаров и липидов. В конце концов они превратились в «маммарные зоны», покрытые специальным мехом, который помогал направлять слизь в нетерпеливые рты детенышей. Даже сегодня новорожденные утконосы слизывают молоко с пор на животе матери – у нее нет сосков.

Молоко ранних млекопитающих, вероятно, было очень похоже на молозиво современных женщин: густая, желтоватая, липко-сладкая слизь, насыщенная иммунологическим материалом и белком. В течение первых нескольких дней после родов молоко женщины особенное – сверхсильный заряд для иммунной системы ее новорожденного ребенка. Новоиспеченных матерей может беспокоить молозиво, так как оно немного похоже на гной, но всего за несколько дней оно превращается в голубовато-белую субстанцию, которую мы привыкли называть грудным молоком. Так же дело обстоит у большинства млекопитающих: сначала молозиво, а затем более жидкое, зрелое молоко, насыщенное жирами. Каждый из этих жировых шариков окружен мембраной, которая содержит ксантиноксидазу – фермент, помогающий убить массу нежелательных и опасных микробов.

Однако именно молозиво особенно насыщено иммуноглобулинами – антителами, предназначенными для реагирования на опасные для материнского организма патогены. На самом деле, до того как мы открыли пенициллин, в качестве антибиотика обычно использовалось коровье молозиво[22].

Несмотря на его очевидные преимущества, на протяжении всей истории женщины ошибочно считали молозиво тухлым молоком или тем, что они тогда называли животным молоком. Некоторые даже опасались давать его своим детям. В XV веке Бартоломеус Метлингер написал первый в Европе учебник по педиатрии. Несмотря на отсутствие у него груди, немец не постеснялся снисходительно объяснить, что такое женское молоко и что с ним делать:

Первые 14 дней лучше, чтобы ребенка кормила другая женщина, так как молоко матери не несет ему пользы. В это время грудь матери должен сосать молодой волк.

Понятия не имею, где, по его мнению, каждая новоиспеченная мать должна найти молодого волка. Любая рекомендация не давать детям молозиво была и остается абсолютно ошибочной. Характер лактации млекопитающих – от густого, желтого, богатого белком молозива до жидкого, белого, насыщенного жиром молока – специально приспособлен для развития новорожденного. Время решает здесь все. Четыре врага – иссушение, хищники, голод и болезни – опасны по-разному в зависимости от времени. В норе высыхание представляет первую опасность как для яиц, так и для только что вылупившихся. Голод приходит позже, так как тело всегда может съесть немного самого себя, чтобы выжить[23]. Хищники также являются более поздней проблемой, особенно если детенышу не нужно покидать свою подземную люльку. Но болезнь – это сразу серьезно. Молозиво не просто укрепляет иммунную систему ребенка путем введения антител; это еще и надежное слабительное, которое также имеет решающее значение для укрепления иммунной системы ребенка.

Помимо густой желтой массы, выходящей из ее сосков, новоиспеченная человеческая мать может также быть встревожена тем, что выходит из ее маленького любимца. Меконий, первый стул ребенка (на самом деле первые несколько), – густой, дегтеобразный и тревожно зелено-черный. К счастью, он не так уж сильно пахнет, потому что в основном это переваренные кровь, белок и жидкость, которую плод проглотил внутри матки. Но важно, чтобы эта дрянь вышла достаточно быстро, и слабительные свойства молозива помогают ускорить процесс – настолько хорошо, что кишечник новорожденного, пьющего молозиво, очищается полностью. Именно так и должно быть.

Прежде чем ребенок начнет переваривать богатую энергией пищу, необходимо, чтобы его кишечник заполнили бактерии, которые помогут расщепить эту пищу. Млекопитающие эволюционировали вместе с кишечными бактериями, потому что в этом деле важна помощь каждого.

Полезные бактерии, присутствующие в материнском молоке, во влагалище и на коже, быстро заселяют кишечник новорожденного. Представьте себе новый район: какая группа заселится первой, та и определит вектор развития. Из-за относительного отсутствия конкуренции ранние бактериальные колонии процветают, размножаясь по всей стенке кишечника. Первичные колонии в кишечнике новорожденных также имеют пути сообщения с клетками ткани кишечника. Толл-подобные рецепторы, как дозорные, узнают, каким типам бактерий следует угождать, а какие опасны. На эти рецепторы имеют серьезное влияние первые обитатели кишечника. Это одна из причин, по которой недоношенным детям в отделении интенсивной терапии, если возможно, дают донорское грудное молоко и концентрированное молозиво – иначе их иммунная система может быть опасно подорвана.

Молозиво не просто расчищает путь для первых бактерий-поселенцев. Оно также содержит факторы роста бактерий, которые помогают этим колониям закрепиться. Растущему району может понадобиться сочетание государственных структур и малого бизнеса, а для кишечных бактерий это убойная доза 6’-сиалиллактозы. Это олигосахарид, один из особых молочных сахаров, которые наша грудь производит для наших детей. Ранние бактериальные колонизаторы кишечника новорожденных – бифидобактерии, клостридии и кишечная палочка (хорошие виды) – очень его любят. Это их амброзия. Она помогает им не только расти и размножаться, но и формировать сложные биопленки: связные колонии бактерий, которые не мигрируют, а прилипают к стенке кишечника. Обосновавшись, эти бактерии помогают новорожденным переваривать молоко, которым кормят их матери. Более того, недавно мы обнаружили, что олигосахариды сами по себе могут удерживать опасные патогены от прилипания к стенкам кишечника. Не в силах найти удобное, неконкурентное место, нежеланные гости дрейфуют и в конце концов терпят поражение.

Это одно из самых удивительных открытий о грудном молоке. Только в последнее десятилетие ученые пришли к выводу, что, возможно, его питательная ценность не самое важное. Молоко связано с инфраструктурой. Оно командует городским планированием. Сочетает в себе полицию, службу утилизации отходов и инженеров-строителей.

Есть еще один факт, противоречащий теории, что молоко млекопитающих эволюционировало главным образом для питания. Оказывается, значительная часть молока даже не усваивается.

Современное грудное молоко в основном состоит из воды. Среди того, что не является водой, – белков, ферментов, липидов, сахаров, бактерий, гормонов, материнских иммунных клеток и минералов – выделяется одна 6’-сиалиллактоза, которую молозиво доставляет в кишечник новорожденного. Но она не единственный олигосахарид в грудном молоке. Фактически из олигосахаридов состоит третий по величине твердый компонент молока, а эти сложные молочные сахара человеческим организмом даже не усваиваются. Мы их не используем. Они не для нас. Они для наших бактерий.

Олигосахариды – это пребиотики: вещество, которое способствует росту и обеспечивает благополучие полезных бактерий в кишечнике. Пребиотики также помогают определенным видам их деятельности, например, уничтожать недружественные бактерии. Комменсальные бактерии незаменимы, они играют сложную роль в пищеварительной и иммунной системах, особенности которых мы только начинаем понимать. Но без пребиотиков они по уши в дерьме. (Пребиотики – не пробиотики, о которых вы, вероятно, слышали, – это бактерии, такие как L. acidophilus, которые естественным образом содержатся в человеческом организме. Употреблять пробиотики в чистом виде – это как сажать цветы без удобрений или даже без почвы. Чтобы заставить систему работать, нужны пребиотики.)

Молочные сахара в США стали предметом совершенно нового направления: лабораторного производства порошкообразного и/или концентрированного человеческого грудного молока. Некоммерческие банки молока не платят матерям, сдающим свое грудное молоко. Они считают, что помогают пациентам, которым такое молоко необходимо по медицинским показаниям. С другой стороны, коммерческие компании обезвоживают молоко, которое купили у матерей, а затем продают больницам свой продукт, рассчитывая получить прибыль за поставку дополнительного количества олигосахаридов, необходимых недоношенным детям. За несколько недель ежедневные дозы концентрированного грудного молока (стоимостью до 10 000 долларов) могут помочь маленьким пациентам набрать вес и быстрее развить зрелую иммунную систему[24].

Другие биотехнологические компании пытаются самостоятельно создавать олигосахариды человеческого типа, устраняя потребность в женском грудном молоке. Неясно, будет ли более выгодно с финансовой точки зрения создавать сахара с нуля или получать их от платных доноров и будет ли вообще рынок для этих сахаров востребован. Ученые лихорадочно пытаются выяснить, можно ли использовать их при лечении пациентов, например, с болезнью Крона, СРК, диабетом или ожирением. Мы просто не знаем, выиграет ли взрослый микробиом от тех же видов пребиотиков, что и кишечные колонии младенцев. Технически это те же бактерии. Но их взаимодействие со стенками кишечника младенца и помощь в «обучении» иммунной системы в критический период развития – это все, о чем у нас сейчас есть какая-то информация. Мы знаем, что молоко млекопитающих эволюционировало вместе с кишечником. Мы знаем, что бактерии важны для нашего благополучия. Но как именно, почему и когда? Спросите лет через двадцать.

Тем не менее люди не славятся своей рациональностью, когда дело касается их собственного тела. Некоторые бодибилдеры, например, покупают на черном рынке человеческое грудное молоко, ошибочно полагая, что оно поможет им нарастить мышечную массу, хотя человеческое молоко содержит гораздо меньше белка, чем коровье, а мышечная ткань в основном состоит из белка. Если хотите стать качком, намного дешевле и эффективнее купить и выпить литр коровьего молока.

За двести миллионов лет до того, как появилась лженаука, не говоря уже об отделе пищевых добавок, Морги лежала в своей маленькой норке, опьяненная запахом своего спящего потомства, и поток приятных чувств захлестывал ее мозг. И глубоко в теплой темноте ее кишечника бактериальные колонии делали то, что делают всегда: ферментировали сахара, помогали телу усваивать минералы и совместно регулировали иммунную систему. Возможно, в этом все дело. Если первоначальная цель молока заключалась не в том, чтобы кормить детенышей, а в том, чтобы решить проблемы с водой и иммунитетом, и питательные свойства развились позже, постфактум, – можете думать о них как о приятном сюрпризе, – тогда можно с уверенностью сказать, что история молока не только о нас. Она о том, что должно означать это «мы».

В конце концов, рождение – это не только наше размножение. Это также ключевой момент для бактерий внутри и снаружи тела: создание совершенно новой среды, подходящей для их выживания. Помощь бактерий в этом процессе можно даже отнести к тому, что биологи называют «созданием ниши». Простыми словами, создание ниши – это способ, с помощью которого организмы изменяют окружающую среду, чтобы она лучше подходила для их детей и внуков. Например, бобр создает плотину, которая расширяет и углубляет водоток, блокирует его, превращая в заводь, меняя экосистему, чтобы она лучше подходила для бобра и его потомства. В этих более глубоких водах процветают разные виды рыб, речных птиц и даже микроорганизмов: бобровые запруды кардинально отличаются от водоемов, где бобров нет. Таким образом, утверждают некоторые ученые, бобрята наследуют как генетический материал своих родителей, так и измененную среду[25]. Существует тесная двусторонняя связь между эволюцией наших генов и наследованием среды, измененной под влиянием этих генов.

Так чем же наша пищеварительная система и кишечные бактерии похожи на бобров и их плотины? Скажем так: главная дорога через город нашего организма проходит ото рта до ануса. То, что находится внутри вашего пищеварительного тракта, технически находится вне вас, хотя бактерии настолько тесно связаны с работой нашего кишечника, что трудно сказать, где заканчивается кишечник и начинаются бактерии. Уничтожение всех бактерий в кишечнике человека может быть опасным для жизни. Пациенты, принимающие сильные антибиотики, как известно, подвержены инфекциям, вызываемым C. difficile, от которых очень трудно избавиться. До недавнего времени эти пациенты страдали от повторяющихся приступов изнурительной диареи, которая могла привести к смерти. Лучшее лекарство, как мы узнали в последние десять лет, состоит в том, чтобы закачать в кишечник пациента коричневую суспензию испражнений здорового человека. Некоторые чувствуют себя лучше через пару дней. Многие излечиваются полностью в течение недели[26].

Но вот что: река обычно не умирает лет через восемьдесят после постройки плотины. А человеческий кишечник умирает. Итак, если наши кишечные бактерии хотят передать свои гены, они будут развиваться таким образом, чтобы помочь потомкам колонизировать кишечник младенцев своих хозяев. У млекопитающих молоко является одним из ключевых способов сделать это. Наше молоко меняется в зависимости от окружающей среды и того, что мы едим, что логично, ведь грудное молоко – один из первых бастионов защиты наших детей, и оно должно реагировать как на местные ресурсы, так и на местные опасности. Эта адаптивность есть и у других видов. У шимпанзе, например, грудное молоко в дикой природе заметно отличается от молока в зоопарках (как и у женщин с разным рационом). Но что остается постоянным в грудном молоке, независимо от того, где мы находимся и что едим, так это невероятное количество олигосахаридов, которые наш организм в него добавляет. На самом деле человеческое молоко содержит самое большое количество разнообразных олигосахаридов среди всех наших кузенов-приматов, вероятно, потому, что, в отличие от других человекообразных обезьян, современным людям приходится иметь дело с городами и скоростными путешествиями.

Города – это бактериальные выгребные ямы. Люди – не просто социальные приматы, мы дико социальны. Живя в тесных помещениях днем и ночью, человеческий организм регулярно сталкивается с натиском чужеродных бактерий. Патогены могут легко переходить от хозяина к хозяину, распространяясь по большой популяции, как лесной пожар. Более того, мы изобрели технологии, позволяющие быстро переносить наши тела (и их бактерии) по суше и морю, и жителям каждого нового порта приходится противостоять бактериальным гостям, которых мы случайно привозим с собой. Некоторые ученые считают, что наши молочные сахара настолько отличаются от сахаров других приматов, потому что они эволюционировали, чтобы помочь кишечным бактериям справиться с сумасшедшим образом жизни людей. Они могут даже дать ключ к разгадке причин появления специфических инфекций, которые были у наших предков в прошлом: наш особый молочный сахар не только питает полезные бактерии, но может также обмануть патогены, чтобы они прикрепились к этим бактериям, а не к кишечнику младенца, и отправились прямиком в подгузник.

Наши кишки, по сути, так же социальны, как и наш мозг, или, по крайней мере, находятся под влиянием нашей склонной к болезням социальной природы, и это тоже заставило наше молоко измениться. Забудьте о палеодиете: современные Homo sapiens уже адаптировались к урбанизации и связанным с ней бактериальным проблемам.