Поджо был потрясен красотой творения Лукреция. Со временем он также осознал, что описанный Лукрецием мир, полный естественных удовольствий, по-видимому, противоречит всему, чему его учили как средневекового христианина. Впоследствии он критиковал эту поэму, но поначалу заказал переписчику несколько копий и принялся распространять их. В последующие десятилетия одни станут рассматривать выраженные в поэме Лукреция идеи как определяющую модель будущего, укорененную в прошлом, в то время как другие увидят в воззрениях Лукреция угрозу западной цивилизации. И в наши дни взгляды на удовольствие и материальность мира расходятся не меньше, чем тогда. Подобные разногласия скрываются за фасадом многих наших наиболее политизированных споров. Здесь мы не разрешим эти споры, но мы в силах добавить недостающее звено – ответ на вопрос, почему существуют удовольствие и неудовольствие. Удовольствие вызывается определенным сочетанием химических веществ в мозге. Это относится и к специфическому удовольствию, связанному с вкусовыми ощущениями от пищи. Организм животного вырабатывает эти химические вещества, чтобы вознаградить его за выполнение действий, способствующих выживанию и повышающих шансы на размножение. Как полагал Лукреций, это применимо к мышам или рыбам в той же мере, что и к людям^{6}. Противоположность удовольствию – неудовольствие. Оно служит животным наказанием за поведение, которое делает выживание и воспроизводство менее вероятными. В совокупности удовольствие и неудовольствие – простой способ, с помощью которого природа обеспечивает животному возможность прожить достаточно долго, чтобы породить себе подобных и передать свои гены.

Одна из вещей, необходимых любому животному, – подходящее питание. К какой именно пище удовольствие должно направлять представителей данного вида, предсказывает область науки под названием «биологическая стехиометрия». Вероятно, это самое скучное название, которое только можно придумать для науки, имеющей такое большое значение для познания устройства мира. Эта область малоизвестна. Если ваша деятельность не связана с биологической стехиометрией, вы, скорее всего, о ней никогда и не слышали.

Биологическая стехиометрия занимается решением различных версий одного и того же уравнения. В простейшей версии левая часть уравнения состоит из организмов, которые были съедены (добыча). Представьте себе всех животных, растения, грибы и бактерии, которых вы съели в своей жизни. Правую часть уравнения составляет организм, который ест (например, хищник), вместе со всеми отходами, которые он когда-либо произвел, и энергией, которую он когда-либо использовал. По выражению Лукреция, «смертные твари живут, одни чередуясь с другими»^{7}, они словно участвуют в эстафете, «в руки из рук отдавая, как в беге, светильники жизни»^[8]. Биологическая стехиометрия изучает правила, по которым передается эта эстафетная палочка.

Правило стехиометрии состоит в том, что уравнение должно сходиться; те питательные вещества, которые присутствуют в пище, и те, которые присутствуют в потребителе (вместе с его отходами и затраченной энергией), должны в конечном итоге уравновешиваться. В этом и заключается сложность – проблема начинает напоминать задачку для начальных классов про капусту, козла и волка, которых надо перевезти с одного берега на другой. Если, например, концентрация азота в организме хищника высока, это должно быть свойственно и его добыче. Это кажется настолько очевидным, что об этом не стоит и упоминать. Как сказал нам Брийя-Саварен, ты то, что ты ешь, и тебе нужно есть то, чем ты являешься. Но сложность состоит в том, что уравнение, связывающее хищника и добычу, относится не только, скажем, к азоту и углероду; оно относится также ко всем питательным веществам, которые хищник не способен вырабатывать сам. В результате хищник и добыча должны уравновешиваться не только в том, что касается азота, но также магния, калия, фосфора и кальция, каждый из которых важен для любой клетки животного.

Можно буквально записать пропорциональное количество атомов каждого элемента, присутствующего в организме различных видов животных (отсюда та часть уравнения, которая отражает химический состав тела хищника или любого другого потребителя). С точки зрения химии описание среднестатистического млекопитающего, например, можно представить в виде списка элементов в его организме и их относительных пропорций. Вот список ингредиентов, составляющих млекопитающее:

H375 000 000, O132 000 000, C85 700 000, N64 300 000, Ca1 500 000, P1 020 000, S206 000, Na183 000, K177 000, Cl127 000, Mg40 000, Si38 600, Fe2680, Zn2110, Cu76, I14, Mn13, F13, Cr7, Se4, Mo3, Co1

У млекопитающих, например у человека, в организме в 375 млн раз больше атомов водорода (H), чем атомов кобальта (Co). В наше время ученые с большой точностью умеют рассчитывать содержание химических элементов в теле человека и других животных. Но откуда дикие млекопитающие знают, как добывать все эти элементы в природе, чтобы получать то, что нужно их организму, и решать собственные стехиометрические уравнения – уравнения, в которых поедаемые ими ингредиенты соответствуют потребностям их тела?^{8} Откуда это знает любое животное? Откуда, если уж на то пошло, это знаете вы?

Хищникам, которые поедают мышцы, внутренние органы и кости своей добычи, для решения этого уравнения, возможно, достаточно чувства голода (и удовольствия от его утоления). Так, дельфинам хватает только голода и мысленного образа чего-то съедобного, в отличие от несъедобного (того, что подсказывает им не глотать камень)^{9}. Баланс по большей части соблюдается.

Для животных, рацион которых дает им больше выбора, ситуация оказывается сложнее. Перед теми, кто питается растениями (травоядными) или как растениями, так и животными (всеядными), жизнь ставит особенно трудные задачи. Многие элементы в животном организме содержатся в более высокой концентрации, чем в растительной пище (^рис. 1.1). Если всеядное существо случайным образом ест то животных, то растения, вполне может оказаться, что в его рационе не хватает натрия, фосфора, азота или кальция. С травоядными дела обстоят не менее сложно. Так откуда же травоядные и всеядные знают, как решить собственные стехиометрические уравнения? В значительной степени они принимают решения, основываясь на вкусовом впечатлении. Это сумма всех сенсорных ощущений во рту животного. Понятие «вкусовое впечатление» включает аромат, текстуру и собственно вкус (taste)^[9]. Каждый из этих компонентов восприятия вкуса играет важную роль, побуждая животное удовлетворять свои потребности, но собственно вкус играет особую роль.

Английское слово taste происходит от слова из народной латыни tastare, которое некоторые словари считают искаженным латинским словом taxtare – «держать, хватать». Это изменение, вероятно, возникло под влиянием латинского слова gustāre, означающего «пробовать». Когда мы пробуем что-то на вкус, мы «хватаем» языком. Язык покрыт вкусовыми сосочками (бугорками, которые вы можете увидеть, разглядывая язык в зеркале), в которых находятся вкусовые луковицы. Каждая из них содержит клетки вкусовых рецепторов, расположенные словно лепестки цветка^{10}. Эти клетки сменяются новыми каждые 9–15 дней. Хотя позвоночное животное стареет, его язык непрерывно обновляется. Из каждой вкусовой клетки торчат микроворсинки. На кончиках этих ворсинок и находятся сами вкусовые рецепторы, колышущиеся в бурном море рта.

Каждый тип рецептора похож на замо́к, который открывается лишь определенным ключом. Откройте замок нужным ключом – и от вкусового рецептора пойдет сигнал по прилежащим нейронам. Затем сигнал разделяется и проходит по отдельным нервам в разные части мозга. Один из путей сигнала приводит его к примитивной, древней части мозга, отвечающей за дыхание, сердцебиение и другие подсознательные жизненно важные физиологические процессы организма. При возникновении вкусовых ощущений, вызванных необходимыми для жизни веществами – такими, как соль или сахар, – одним из следствий поступления сигнала в эту примитивную часть мозга становится выброс дофамина. Дофамин запускает прилив эндорфинов, который ощущается как смутно осознаваемое чувство удовольствия; это удовольствие вознаграждает животных за то, что они раздобыли необходимое. Оно также способствует возникновению пристрастия к определенному виду пищи: «Мне нравится это, я хочу еще». По другому пути сигнал попадает в часть мозга, отвечающую за сознание, а именно в кору. Там он вызывает конкретное чувство, связанное с веществом, воспринимаемым вкусовыми рецепторами, например с «солью» или «сахаром»^{11}.

Вкусовая сенсорная система функционирует благодаря тому, что элементы, в которых нуждается любое животное, достаточно предсказуемы. Эта предсказуемость основывается на опыте прошлого: что было нужно предкам животного, скорее всего, будет нужно и ему самому. Вкусовые предпочтения, следовательно, могут быть врожденными. Возьмем, например, натрий (Na). Организмы наземных позвоночных, включая млекопитающих, обычно содержат натрий, концентрация которого почти в 50 раз выше, чем у первичных наземных продуцентов – растений (^рис. 1.1). Это отчасти обусловлено тем, что эволюция позвоночных начиналась в море, и именно там появились клетки, зависимые от ингредиентов, широко представленных в морской воде, таких как натрий. Чтобы восполнить разницу между количеством натрия, необходимого организму и содержащегося в растениях, травоядные могут съедать в 50 раз больше растительной массы, чем им в принципе необходимо (и выводить излишки с испражнениями). Или они могут искать другие источники натрия. Вкусовые рецепторы, реагирующие на поваренную соль, вознаграждают животных, если те именно так и поступают – ищут соль, чтобы удовлетворить свою высокую потребность в натрии и сбалансировать обе части стехиометрического уравнения своей жизни.

У большинства млекопитающих, по-видимому, имеется два типа рецепторов, реагирующих на натрий (Na+) в поваренной соли (NaCl). Один из вкусовых рецепторов реагирует, когда концентрация натрия превышает определенное пороговое значение. Если натрий присутствует в концентрации выше пороговой, рецептор посылает в мозг сигнал. Возникает чувство удовольствия, а также сознательное ощущение «соленого». Представьте себе, как вы откусываете от большого мягкого соленого кренделя (Laugenbrezel^[10]), купленного в лавке между аэропортом и железнодорожным вокзалом в Берлине (по крайней мере, мы представили себе именно это, когда писали). Этот первый рецептор побуждает млекопитающих искать соль. Например, слоны проходят сотни километров к илистым солончакам. Проходя, они протаптывают в земле глубокие тропы – тропы, отражающие географию их потребностей.

Но так же, как вреден недостаток соли (а значит, натрия), бывает вреден и ее избыток. Избыточное потребление соли возможно у млекопитающих, живущих возле моря, если они утоляют жажду соленой водой. Чтобы справляться с этой потенциальной проблемой, у млекопитающих имеется второй рецептор соленого вкуса, который реагирует на высокие концентрации натрия и в этом случае посылает в мозг сигнал неудовольствия и сознательное ощущение «слишком много соли!». Если вам попался особенно соленый кусочек кренделя и вы почувствовали желание стряхнуть с него немного соли, это работа второго рецептора. Рецепторы соленого побуждают сухопутных млекопитающих, будь то мыши, белки или люди, выбирать такие концентрации соли, которые в среднем обычно требовались им и другим наземным позвоночным на протяжении последних десятков миллионов лет. Они заставляют животных стремиться к пище, в которой соль присутствует в подобных концентрациях, и одновременно избегать излишков соли.