Дыхание. Новые факты об утраченном искусстве

И вот по прошествии нескольких месяцев Ольсон, преодолев несколько часовых поясов, все же приземляется в кресле у Наяка, надевает на себя видеоочки и совершает один из своих последних вдохов через нос перед долгой паузой на ближайшие 240 часов. Наяк, сидя рядом с ним, крутит в пальцах стальной эндоскоп, словно ударник рок-группы – барабанную палочку. «Хорошо, теперь откиньте голову назад», – говорит он. Легкий поворот запястья, наклон шеи, и он погружается в глубь носоглотки.

Эксперимент состоит из двух фаз. В первой фазе у нас будут заткнуты носы, и мы должны будем жить в таком состоянии нашей повседневной жизнью – есть, заниматься спортом, спать, как обычно, но только дыша через рот. Во второй фазе мы опять-таки будем есть, пить, заниматься спортом и спать, как и в первой, но на этот раз дышать носом и, кроме того, выполнять некоторые дыхательные упражнения в течение дня.

В промежутке между фазами мы вновь приедем в Стэнфорд и повторим все тесты, которые только что проделали: содержание газов в крови, маркеры на наличие воспалений, уровень гормонов, восприятие запахов, ринометрия, легочные функции и т. д. Наяк сравнит данные и посмотрит, произошли ли какие-либо перемены в наших мозгах и телах с изменением способа дыхания.

Многие друзья удивились, когда я рассказал им об эксперименте. «Не делай этого!» – предостерегали немногочисленные поклонники йоги. Однако большинство восприняло эту новость нормально: «Я уже несколько десятков лет не дышу носом», – сказал один из них, который всю жизнь страдает от аллергии. Отзывы остальных сводились к стандартной фразе: «Не все ли равно, как дышать?»

Но так ли это? Ольсону и мне предстояло дать ответ на этот вопрос через ближайшие 20 дней.

* * *

Несколько раньше, примерно 4 миллиарда лет назад, наши самые ранние предки поселились на отдельных камнях. Мы были тогда маленькими – микроскопическими сгустками слизи. И нас мучил голод. Нам нужна была энергия, и мы хотели размножаться. В результате мы изобрели способ питаться воздухом.

Атмосфера в те времена состояла в основном из двуокиси углерода. Это не самое лучшее горючее, но нам хватало. Наши ранние версии научились поглощать этот газ и выделять в качестве отходов кислород. Весь следующий миллиард лет это первичная биомасса занималась только тем, что поглощала углекислый газ, производя еще больше слизи и выделяя еще больше кислорода.

А затем, примерно два с половиной миллиарда лет назад, в атмосфере накопилось столько кислорода, что появилось существо, которое стало питаться этими отходами. Оно начало поглощать кислород и выделять двуокись углерода. Так зародился первый цикл аэробной жизни.

Оказалось, что кислород производит в 16 раз больше энергии, чем двуокись углерода. Аэробные формы жизни воспользовались этим для развития. Они покинули покрытые слизью камни и стали больше и сложнее. Они ползали по суше, плавали в морях и летали в воздухе. Они стали растениями, деревьями, птицами, пчелами и ранними млекопитающими.

У млекопитающих появились носы для подогрева и очистки воздуха, гортани для направления его в легкие и целые гроздья воздушных пузырьков, в которых кислород извлекался из воздуха и попадал в кровь. Аэробные клетки, которые раньше миллионами лет сидели на скользких камнях, превратились в ткани тел млекопитающих. Они забирали кислород из крови и возвращали туда двуокись углерода, которая по венам доходила до легких и выбрасывалась в атмосферу. Это и есть процесс дыхания.

Способность эффективно дышать самыми разными способами – осознанно и бессознательно, быстро, медленно или вообще не дышать – позволяла нашим предкам охотиться, убегать от хищников и приспосабливаться к различным условиям окружающей среды.

Все шло хорошо до тех пор, пока примерно 1,5 миллиона лет назад пути, по которым мы получали воздух и выводили его из организма, не начали меняться и портиться. Эти перемены впоследствии затронули каждого человека на нашей планете.

Я ощущал это всю свою жизнь, да и вы, скорее всего, тоже замечали: заложенный нос, храп, сопение, астма, аллергии и многое другое. Все эти явления стали нормой для людей. Практически все, кого я знаю, страдали хотя бы от одной из этих проблем.

Но я узнал, что эти явления возникли не случайно. Их что-то вызвало. И причину, пожалуй, следует искать в самой человеческой природе.

За несколько месяцев до стэнфордского эксперимента я полетел в Филадельфию, чтобы встретиться с доктором Марианной Эванс – ортодонтом и исследователем, которая в последние несколько лет заглянула в рот множества человеческих черепов – как древних, так и современных. Мы стояли в подвале музея археологии и антропологии Пенсильванского университета, а нас окружали сотни экспонатов. Каждый был снабжен табличкой со словами и цифрами, а также с указанием расы: бедуин, копт, египетский араб, негр, рожденный в Африке. Тут были бразильские проститутки, арабские рабы, персидские заключенные. Самый знаменитый образец, как мне поведали, принадлежал ирландцу, которого повесили в 1824 году за то, что он убил и съел своих сокамерников.

Черепам было от двухсот до нескольких тысяч лет. Они были частью мортоновской коллекции, принадлежавшей ученому-расисту Сэмюэлу Мортону, который начал собирать ее еще в 1830-е годы в попытках доказать превосходство белой расы. Единственным положительным результатом работы Мортона стали сами черепа, собранные на протяжении очень многих лет. Сегодня мы можем по ним судить о том, как люди выглядели и дышали.

Там, где Мортон наблюдал «генетическую деградацию» неполноценных рас, Эванс обнаружила нечто близкое к совершенству. Чтобы продемонстрировать мне, что имеется в виду, она достала из одного застекленного ящика череп с надписью «Перс». Смахнув с него пыль рукавом свитера из кашемира, она провела аккуратно подстриженным ногтем по челюсти и лицевой части.

«Смотрите, они в два раза больше, чем в наши дни, – произнесла она с украинским акцентом, указывая на задние носовые отверстия, расположенные в районе горла и соединяющие придаточные пазухи носа с гортанью. – Такие широкие и ярко выраженные».

Эванс и ее коллега доктор Кевин Бойд – дантист-педиатр из Чикаго – потратили четыре последних года на изготовление рентгеновских снимков более чем ста черепов из коллекции Мортона и измерение угла между верхним краем уха и носом, а также между лбом и подбородком. Измерения этих параметров, которые носят название «франкфуртская плоскость» и «перпендикуляр N», позволяют судить о симметрии каждой особи, пропорциональности рта по отношению к лицу и носа к верхнему небу. По большому счету, все это помогает понять, насколько хорошо могли дышать обладатели этих черепов.

Каждый из древних черепов идентичен «Персу». У всех заметно выдающиеся вперед челюсти, большие синусовые пазухи и широкие рты. Как ни странно, несмотря на то, что древние народы не пользовались зубными щетками и нитями и не посещали стоматологов, зубы у всех были ровными.

Широкие лицевые кости и большие рты способствовали развитию более широких дыхательных путей. Похоже, эти люди никогда не храпели и не страдали от ночного апноэ или множества других хронических респираторных заболеваний, характерных для современного населения. Их рты были широкими, как и пути, по которым двигался воздух. Ему ничто не могло помешать. Эти люди дышали без труда. Практически все древние люди обладали похожей структурой черепа. Эта черта встречалась не только в коллекции Мортона, но и повсеместно в мире. И так было с тех пор, как впервые появился Homo sapiens, то есть около 300 тысяч лет назад, но пару веков назад все изменилось.

Эванс и Бойд сравнили древние черепа с современными. У всех современных черепов было совершенно другое строение: углы франкфуртской плоскости и перпендикуляра N были противоположными, то есть подбородки и челюсти сдвинулись назад по отношению ко лбу, а придаточные пазухи сократились в размерах. И у всех современных черепов зубы были в той или иной степени искривленными и неровными.

Из 5400 видов млекопитающих, обитающих на нашей планете, люди оказались единственными, у кого деформированные челюсти, аномалии прикуса сверху или снизу и зубы неправильной формы стали привычным явлением.

Для Эванс это повод задать себе фундаментальный вопрос: почему наше развитие ведет к болезням? Она прячет «Перса» в свой ящик и достает следующий, с надписью «Саккар». Совершенная форма его лицевых костей ничем не отличается от других. «Вот это мы и пытались доказать», – говорит она.

Эволюция, по словам Эванс, совсем не обязательно означает прогресс. Это просто изменение. Жизнь может меняться как в положительную, так и в отрицательную сторону. Сегодня человеческое тело меняется таким образом, что уже нельзя утверждать, что «выживает сильнейший». Наоборот, мы приобретаем и передаем по наследству черты, которые разрушительно сказываются на нашем здоровье. Автором и популяризатором этой концепции, которая получила название «дизэволюция», стал биолог из Гарварда Даниэль Либерман. Дизэволюция объясняет, почему у нас болят поясницы и ноги, а кости становятся все более хрупкими. Кроме того, она позволяет понять, почему мы так плохо дышим.

Для понимания причин происшедшего Эванс предлагает вернуться в прошлое. В далекое прошлое, когда Homo sapiens еще не был sapiens.

* * *

Какие странные существа! Они стоят в высокой траве саванны. У них нескладные длинные руки с острыми локтями. Они смотрят на расстилающийся перед ними широкий дикий мир из-под надбровий, похожих на покрытые волосами козырьки. Когда ветер колышет траву, их большие ноздри, расположенные над лишенным подбородка ртом, раздуваются, пытаясь уловить принесенные запахи.

Дело происходит 1,7 миллиона лет назад. В то время наш первый человекообразный предок Homo habilis населял восточное побережье Африки. Мы уже давно слезли с деревьев, научились ходить на двух ногах и так поворачивать большой палец руки, чтобы он противостоял всем остальным. Это умение использовалось для того, чтобы хватать предметы, собирать растения и корешки и изготавливать каменные инструменты, достаточно острые, чтобы вырезать язык у убитой антилопы или отделить мясо от костей.

Переваривание сырой пищи требовало много времени и энергии. Поэтому мы стали с помощью ударов камней размягчать добытые и собранные продукты. Отбивание мяса позволяло сэкономить массу времени и усилий на жевание и переваривание и сохранить энергию, которая была нужна для растущего мозга.

Горячая пища оказалась еще лучше. Примерно 800 тысяч лет назад мы начали готовить еду на огне, что дало нам огромное дополнительное количество калорий. Наш толстый кишечник, который был необходим для разложения сырых фруктов и овощей, богатых клетчаткой, заметно сократился под влиянием нового рациона питания, и это изменение само по себе позволило сэкономить еще больше энергии. Наш более поздний предок Homo erectus использовал это обстоятельство для поразительного роста мозга, в результате чего он стал на 50 процентов больше, чем у habilis.

Мы стали больше похожи уже не обезьян, а на людей. Если бы вы могли нарядить Homo erectus в костюм от Brooks Brothers и посадить его в метро, он бы вряд ли привлек к себе внимание. Эти наши предки были генетически настолько близки к нам, что мы, возможно, могли бы иметь с ними общее потомство.

Такая инновация, как обработка пищи и ее приготовление на огне, не могла остаться без последствий. Быстро растущий мозг должен был где-то помещаться, и он стал захватывать пространство в лицевой части черепа, где раньше было место для придаточных пазух носа, рта и дыхательных путей. Со временем мышцы в центральной части лица ослабли, челюстные мышцы тоже стали тоньше. Рот уменьшился, а лицо стало более коротким и плоским, оставив только выдающийся вперед нос, который отличает нас от всех остальных приматов.

Проблема заключалась в том, что этот маленький и вертикально расположенный нос хуже фильтровал воздух, пропуская в организм больше летающих патогенов и бактерий. Вслед за уменьшением придаточных пазух и рта сократилась в размерах и гортань. Чем больше мы пользовались мягкой, калорийной и предварительно обработанной пищей, тем сильнее рос наш мозг и тем уж е становились дыхательные пути.

Homo sapiens впервые появился в африканской саванне примерно 300 тысяч лет назад. Мы жили в окружении других человекообразных существ: Homo heidelbergensis — коренастых и мощных созданий, которые строили жилища и охотились на большей части европейской территории; Homo neanderthalensis (неандертальцев) с их массивными носами и укороченными конечностями, которые научились изготавливать одежду и процветали в условиях холодного климата; Homo naledi, которые представляли собой возврат к более ранним формам предков с маленьким мозгом, расширенными бедрами и длинными руками, свисавшими с коренастого туловища.

Представьте себе картинку: вся эта разношерстная компания собралась вечером у пылающего костра, словно в столовой на борту космического корабля из «Звездных войн». Люди едят, пьют воду, зачерпывая ее пригоршнями из реки, выискивают насекомых друг у друга в волосах, сравнивают формы своих бровей и время от время отлучаются за ближайшие валуны для межвидового секса под светом звезд.

А потом вдруг – пустота. И большеносые неандертальцы, и тощие наледи, и коренастые гейдельбергские люди – все вымерли от болезней, климата, лени, диких животных, друг друга или чего-то еще. Остался только один вид из длинной семейной родословной – мы.

В холодном климате наши носы становились тоньше и длиннее, чтобы более эффективно согревать воздух перед попаданием в легкие. Кожа становилась светлее, чтобы увеличить выработку в ней витамина D под влиянием солнечных лучей. В жарком климате носы становились более широкими и плоскими, что лучше подходит для вдыхания горячего и влажного воздуха, а кожа темнела, чтобы защитить нас от солнца. По ходу дела гортань все больше опускалась, чтобы приспособиться еще к одному новшеству – голосовому общению.

Гортань работает как клапан, который направляет пищу в желудок и защищает от нее и других нежелательных предметов дыхательные пути. У всех животных и всех других видов Homo гортань расположена выше, в самой верхней части горла. Это имеет смысл, так как высоко расположенная гортань работает более эффективно, позволяя организму быстро избавляться от всех предметов, блокирующих дыхательные пути.

Но когда у людей появилась речь, гортань опустилась, освобождая пространство в задней части ротовой полости, которое было необходимо для производства более разнообразных звуков. Губами меньшего размера было легче управлять, поэтому они у нас стали тонкими и не такими выпуклыми. Более подвижный и гибкий язык позволял лучше контролировать оттенки и структуру произносимых звуков, и поэтому он сдвинулся ближе к горлу, а челюсти, наоборот, выдвинулись вперед.

Однако опущенная гортань стала менее эффективно выполнять свою изначальную функцию. Она создавала слишком обширное пространство в задней части ротовой полости и тем самым подвергала людей риску удушья. Мы можем подавиться, если попытаемся проглотить слишком большой кусок. Причиной могут стать и мелкие куски, которые мы глотаем слишком поспешно или небрежно. Sapiens стал единственным животным и единственным среди других видов людей, кто способен подавиться едой и умереть.

Как ни парадоксально и ни печально, но изменения, которые позволили нашим предкам опередить в развитии другие виды животных и за счет этого выжить, – овладение огнем и приготовление пищи, мозг колоссальных размеров, способность общаться с использованием широкого спектра звуков – все больше перекрывали дыхательные пути во рту и горле и затрудняли дыхание. В дальнейшем, намного позже, в результате такого развития возникла даже опасность подавиться самим собой и умереть во сне от храпа[1 - Мопсы, мастифы, боксеры и другие брахицефалы из числа собачьих пород приобрели плоскую морду и уменьшенные придаточные пазухи носа в результате специальной селекции. В связи с этим они страдают от множества хронических респираторных проблем, похожих на наши. В определенном смысле можно утверждать что Homo — это своего рода эквивалент собачьих пород, выведенных искусственным путем.].

Для ранних людей это не имело большого значения. На протяжении десятков тысяч лет наши предки прекрасно дышали, несмотря на свой нос, голос и большой мозг, которые помогли им завоевать мир.

* * *

После визита к Эванс я часто думал о наших волосатых предшественниках, которые заселили скалистые африканские побережья, научились произносить первые звуки своими подвижными губами, легко дышали своими огромными ноздрями и уплетали жареных кроликов своими совершенными зубами.

И сравните их с теперешним мной: я лежу со своими недоразвитыми челюстями под светильником на светодиодах, уставившись в страницу «Википедии» на своем телефоне, посвященную Homo floresiensis, и жую кривыми зубами питательный батончик, кашляя, чихая и дыша с присвистом через рот, так как мой нос заблокирован.

Второй день стэнфордского эксперимента по дыханию ртом клонится к вечеру. Я лежу в кровати с силиконовыми затычками в носу, закрепленными клейкой лентой. Вот уже несколько дней как я перебрался в ту часть дома, которая обычно предназначается для приезжающих родственников и друзей. У меня было ощущение, что я со своим ротовым дыханием буду действовать на нервы жене. И вот я лежу здесь, беспокойно ворочаясь, и не могу заснуть, а моя голова забита мыслями о пещерных людях. Хорошо, что я переселился…

К моему запястью прикреплен прибор не больше спичечного коробка для измерения частоты пульса и содержания кислорода в крови. От него отходит красный проводок, который обмотан вокруг среднего пальца. Каждые несколько секунд прибор измеряет частоту пульса и уровень кислорода. По этим данным можно судить, насколько часто у меня прекращается дыхание из-за того, что язык не помещается в слишком маленькой ротовой полости. Обычно именно по этой причине чаще всего и возникает сонное апноэ.

Чтобы оценить степень своего храпа и апноэ, я скачал на телефон приложение, которое по ночам записывает звуки и каждое утро представляет поминутный график дыхания. Ночная видеокамера, установленная прямо над кроватью, фиксирует каждое движение.