Человек дышащий (страница 4)
А теперь потренируем артикуляцию. Вот наши невидимые герои: глутатионпероксидаза – в центре у нее селен, умеет нейтрализовать перекись водорода, которая выделяется как побочный продукт при производстве энергии.
Супероксиддисмутаза – в «сердце» у нее медь и цинк, иногда марганец, она превращает активный кислород в перекись и передает ее глутатионпероксидазе.
Каталаза – с железом в «сердечке», помогает очень быстро превратить все ту же перекись в воду и кислород.
Вы не представляете, сколько раз эти ребята спасали вам жизнь! Каждый раз при чрезмерном воспалении именно они уберегают клетки от гибели. Они спасают ткани, чтобы их не уничтожил наш собственный иммунитет и, если они не работают как должно, в организме развиваются аутоиммунные заболевания, такие как аутоиммунный тиреоидит, сахарный диабет 2-го типа, волчанка, ревматоидный артрит и т. д. При ишемии, инфаркте, инсульте и атеросклерозе, нейродегенеративных и многих других заболеваниях активные формы кислорода также являются основной причиной смерти клеток. Когда вы слишком много загораете, когда действуете на свой организм ядами из сигареты, алкоголя или вредной пищи, каждый раз они приходят на помощь, спасая ваше тело от рака, а клетки – от разрушения и дегенерации.
Если кислород так опасен, зачем же мы с ним вообще связались? Жили бы прекрасно без него, как какие-нибудь бактерии, типа ботулиновой, в закрытой баночке с грибочками. Но кислород, хоть и яд, дал нам огромное преимущество. С ним можно производить в 18 раз больше энергии, чем без него. Ситуация почти как с нефтью. С одной стороны, она загрязняет окружающую среду, выхлопы и газы сокращают нам жизнь в городах, с другой стороны, нефтепродукты позволяют отправляться нам на дальние расстояния, запускать двигатели, огромные механизмы, самолеты и даже космические корабли. Вряд ли все это было бы возможно на сжигании дерева и водяных парах.
В нашем случае без кислорода невозможны были бы ни быстрые движения, ни рост большого многоклеточного тела, которым каждый из нас может похвастаться. Кислородное дыхание для нас – это контракт с дьяволом. Прямо сейчас по такому контракту мы получаем все прелести человеческой жизни – разнообразие движений, теплую кровь, активный рост, развитый интеллект. Но из-за накопления активных форм кислорода и мутаций в клетках, из-за ослабления антиоксидантной защиты с возрастом, однажды мы будем вынуждены столкнуться со старением, раком и смертью. Про это в контракте было мелким шрифтом, под звездочкой. Не знаю, сможет ли вас это утешить, но одновременную борьбу за кислород и против кислорода ведут почти все живые существа на земле, мы в этом плане не одиноки.
Кроме этого, мы научились использовать токсичность кислорода против наших врагов. Клетки иммунитета с его помощью уничтожают бактерии, которые порой хуже защищены от кислорода, а также убивают клетки, которые перестали подчиняться приказам из-за заражения вирусом или перерождения в раковую клетку. В организме ничего не пропадает зря, в таком хозяйстве находится применение даже яду.
Кто дышит круче всех?
Мы по своему человеческому обыкновению привыкли думать, что все лучшее в природе досталось нам. Альпинисты, поднимающиеся на Эверест, точно так не думают, особенно когда стоят на вершине с кислородными баллонами и горной болезнью в обнимку и видят пролетающих над ними горных гусей. В этот момент становится понятно, что природа изобрела гусей, чтобы спасать Рим и бесить альпинистов, других задач у этих птиц нет. Легкие птиц насыщают их кровь кислородом не только на вдохе, но и на выдохе, они куда более стойкие к механическим повреждениям, чем наши, и вместе с тем сама ткань, где происходит газообмен, намного тоньше и нежнее, чем в человеческих легких, поэтому газам легче переходить из воздуха в кровь и наоборот. Более того, упаковка легких у птиц более плотная, поэтому количество альвеол и площадь поверхности легких намного больше. У человека (см. рис. 11) кровь прокачивается кислородом только на вдохе, при этом мы выдыхаем воздух, в котором еще довольно много кислорода (на вдохе – 21 %, а на выдохе – 16 %, то есть за один дыхательный цикл мы поглощаем только 5 % кислорода). У птиц же воздух идет на вдохе через легкие в воздушные мешки, а на выдохе выжимается из воздушных мешков и снова проходит через легкие, то есть снабжение крови кислородом происходит и на вдохе, и на выдохе (см. рис. 12).
Рис. 11. Процесс дыхания у человека
Рис. 12. Двойное дыхание у птиц
Сравнивать возможности дыхания человека и птицы – это все равно, что сравнивать веер с вентилятором. У нас, увы, не самая последняя версия легких, недостатки не устранены, оптимизация не очень, износ высокий, энергозатраты тоже. Но и не самая плохая, но есть на порядок лучше. Благодаря более высокой эффективности дыхательные пути птиц помогают им выживать на большой высоте не только в условиях недостатка кислорода и углекислого газа, но и при экстремально низких температурах. Если человек выйдет из самолета на высоте 11,5 километров и какое-то время проведет на этой высоте, он замерзнет и задохнется. Но это не мешает сипам (крупным птицам семейства ястребиных) летать, а значит, и дышать на такой высоте. Например, африканский сип, такой же, как на рис. 13, попал в турбину самолета на высоте 11 277 метров над Кот-д’Ивуаром.