Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки - Карл Саббаг

Вестибулярный аппарат состоит из трех полукруглых «каналов», расположенных примерно под прямым углом друг к другу и заполненных жидкостью. Один канал распознает вращения головы вокруг вертикальной оси, другой улавливает «кивающие» движения, а третий реагирует на вращение головы вокруг оси, проходящей от носа к затылку, такие движения, я уверен, мы все совершали, кувыркаясь колесом.

Если человек трезв, плотность жидкости в каналах близка к плотности крови. При движениях головы поверхность жидкости в каналах колеблется, воздействуя на датчики давления, которые посылают сигналы в мозг. Сочетание сигналов из всех трех каналов образует нечто вроде постоянно меняющегося сигнала «глобальной системы навигации», позволяющего нам ощущать положение головы в пространстве.

Ключевой аспект функционирования этой системы вот какой: для аккуратной и своевременной доставки сигналов вестибулярного аппарата в мозг плотность жидкости в каналах должна соответствовать плотности крови. Если соотношение плотностей крови и жидкости в каналах внутреннего уха меняется, система делает неверные выводы о положении головы — выводы, которые противоречат информации, получаемой при помощи глаз. А употребление алкоголя как раз изменяет соотношение плотностей жидкости внутри и снаружи полукруглых каналов.

С повышением содержания алкоголя кровь делается более жидкой, более разбавленной, чем жидкость во внутреннем ухе, поскольку алкоголь не столь плотен, как кровь. Эта разница порождает первую фазу головокружения и тошноты. Но затем алкоголь проникает в полукруглые каналы и устраняет дисбаланс, наступает период, когда мы снова чувствуем себя нормально. Когда прием спиртных напитков окончен, печень начинает расщеплять алкоголь и выводить его из крови, поэтому плотность крови возвращается к нормальному уровню. Но теперь мы сталкиваемся с другой проблемой: жидкость во внутреннем ухе все еще содержит нерасщепленный алкоголь и кровь становится гуще, чем жидкость в каналах. Точно так же, как сначала алкоголь с задержкой проник в вестибулярный аппарат, теперь он с задержкой выводится из него, и плотность жидкости во внутреннем ухе возвращается к норме. Во время этой задержки мы снова испытываем симптомы головокружения, но по сравнению с первой фазой ситуация развивается в обратном порядке.

«Когда же это наконец закончится?» — думаем мы. Однако спасение близко. А в чем оно заключается, нам подсказывает венгерская фраза «kutya harapást szörével», которая означает: «укус собаки лучше всего лечить ее же шерстью». В английском языке существует точно такая же поговорка: «take the hair of the dog that bit you» (буквально: «съешь шерсть собаки, которая тебя укусила»). Во французском есть фразеологизм с тем же смыслом: «rallumer la chaudière» — в прямом переводе: «раскочегарить котел по полной». Похожая датская фраза выглядит так: «rejse sig ved det træ, hvor man er faldet» — «нужно встать возле дерева, с которого ты упал». В русском языке — все та же «деревянная» тема: «клин клином вышибают» либо же «чем ушибся, тем и лечись». (И все это — эвфемизмы глагола «опохмеляться». Как видим, похмелье — проблема интернациональная. Во всяком случае, с ней сталкивались все европейские народы.)

Теперь, когда мы знаем, что причиной головокружения и тошноты является несовпадение плотностей крови и жидкости во внутреннем ухе, становится ясно, почему в борьбе с похмельем срабатывает метод «клин клином». Наутро после бурных возлияний кровь уже вернулась к норме, а жидкость во внутреннем ухе все еще разбавлена алкоголем, поскольку оттуда он выводится медленнее. Но если выпить еще немного, кровь опять станет жиже, и баланс между жидкостями восстановится.

Ваше здоровье!

«Эврика!» на шоссе 128

Успех сравнения образца ДНК, взятого на месте преступления, с ДНК подозреваемого, по сути, зависит только от одного — от возможности изготовить миллионы копий изначального обрывка ДНК, чтобы у специалистов было достаточно материала для работы. Этот процесс копирования зависит, в свою очередь, от научной технологии, которая обозначается аббревиатурой ПЦР (полимеразная цепная реакция). Ее изобрел один из самых эксцентричных ученых в мире — американский биохимик Кэри Муллис (р. 1944), который получил за свое открытие Нобелевскую премию (1993).

От каждого нобелевского лауреата ожидают, что он прочитает лекцию о проделанной работе. В своей лекции Муллис поведал, что идея ПЦР посетила его посреди ночи, когда он ехал со своей дамой сердца в принадлежащий ему домик в лесах к северу от Сан-Франциско. В ходе лекции слушатели узнали имя этой дамы сердца — Дженнифер Барнетт, им даже стало известно, как Муллис удрал от своей жены Синтии, чтобы провести с Дженнифер два бурных года.

В ту памятную ночь, гоня машину по шоссе 128, Муллис бился над задачей: как проанализировать структуру определенного отрезка ДНК, имея в распоряжении всего лишь крошечный образец? В то время уже существовала техника выявления определенной последовательности генетических отличительных признаков, но она предполагала использование большого количества идентичного ДНК-материала, а ведь люди обычно не оставляют после себя ведра крови или других ДНК-содержащих жидкостей, если, конечно, эти люди еще живы. Чаще всего на месте преступления обнаруживают совсем незначительное количество крови, спермы или слюны, а в те времена этого было слишком мало для полноценного анализа. И Муллис неожиданно придумал способ увеличить крошечный образец ДНК во много миллионов раз, сделав количество материала пригодным для анализа.

«Той ночью я ехал по горной дороге, — рассказывал Муллис. — Ветви калифорнийского конского каштана, увенчанные тяжелыми шапками цветов, клонились к земле. Воздух был влажный, прохладный и напоенный пьянящим ароматом цветов. Моя подруга Дженнифер спала».

ДНК представляет собой две длинные переплетенные нити, в которых содержится уникальное генетическое описание организма. Муллису внезапно пришло в голову, что эти две нити можно разделить, закрепив на каждом конце по метке, а затем, воспользовавшись другой молекулой, именуемой ДНК-полимераза, сделать копию отрезка ДНК между метками, удвоив таким образом количество генетического материала. Размышляя об этом, Муллис понял, что, если проделывать эту операцию снова и снова, можно получить огромное количество одинаковых цепочек ДНК.

«ЭВРИКА!!! — воскликнул ученый во время Нобелевской лекции. — Я остановил машину прямо там, на шоссе 128, у отметки “46,7 мили”. В бардачке нашлись бумага и ручка. Два в десятой степени — это примерно тысяча, два в двадцатой степени — около миллиона, а два в тридцатой степени, прикинул я, — примерно миллиард, что уже близко к числу базовых пар в геноме человека. Проведя свою реакцию тридцать раз, я получу огромное количество генетического материала, причем без особой предварительной подготовки. “Дорогой Тор![54] — воскликнул я. — Всего одна молниеносная вспышка — и я разрешил самую досадную проблему в биохимии”».

Муллис никак не мог дождаться, пока его спящая подруга проснется, настолько ему хотелось поделиться с ней открытием! «Дженнифер, проснись, — сказал он ей. — Я придумал нечто невероятное!» Но Дженнифер не оценила этот Великий Момент в Истории Химии.

Неизвестно, равнялся ли возраст Дженнифер на тот момент 27 годам и 142 дням, но вполне возможно, что да. У эксцентричного Муллиса — масса причуд, в том числе пристрастие к женщинам, которым ровно 10000 дней от роду. Иногда эти дамы фигурируют на слайдах, которые Муллис демонстрирует во время своих лекций по химии: вся их одежда состоит из разноцветных фрактальных узоров.

В поисках утраченной вони

Насколько я понимаю, мои гены мало похожи на гены Марселя Пруста. У нас совершенно точно нет общих предков, если, конечно, не учитывать тот факт, что он был евреем, а мой отец — арабом, а оба этих народа по легенде происходят от сына Ноя, Сима, отсюда название «семиты». Однако у нас с Марселем все же есть одна общая генетическая особенность — наследственная гиперчувствительность к запаху некоторых веществ, которые содержатся в моче человека, совсем недавно отведавшего спаржи.

Я узнал о том, что Пруст обладал этой особенностью, поскольку в первый том своего эпохального цикла «В поисках утраченного времени» писатель включил целый панегирик спарже, где воспевает нежно окрашенные побеги этого растения, а заканчивает этот пассаж он следующим образом:

«Мне казалось, что небесные эти оттенки служат приметами неких дивных созданий, которым вздумалось преобразиться в овощи и которые сквозь маскарадный костюм, прикрывающий их съедобное и плотное тело, дают мне возможность уловить в этих нарождающихся красках зари, в этих отливах радуги, в этом угасании голубого вечера их драгоценную сущность, и сущность эту я узнавал, когда они потом, в течение всей ночи, разыгрывая поэтичные и грубоватые фарсы, похожие на шекспировскую феерию, превращали мой ночной горшок в благоуханный сосуд»[55].