Что происходит, когда люди целуются, и почему томатный сок вкуснее в самолете: 10 важных вопросов биохимику
О нас с вами и наших мозгах
Sunflower* — будущий биохимик и популяризатор науки. Мы задали ей 10 очень важных вопросов об истинных причинах нашего поведения и узнали, почему нам нравится запах краски, острая пища и томатный сок в самолете.
1. Что происходит, когда люди целуются
С точки зрения эволюции поцелуи — это не просто сопливая романтика, а поведенческая стратегия, важная для выживания. Это процесс, нужный для того, чтобы проверить, как наш организм отреагирует на чужие бактерии. Мы обмениваемся слюнями — и если остаемся в живых, то всё отлично. Исследования показывают, что за 10 секунд поцелуя мы передаем друг другу примерно 80 млрд бактерий. Вообще, обмен микробиомами (бактерии, вирусы, грибки) способствует укреплению иммунитета. Поэтому целуйтесь!
2. Зачем люди кладут одеяло между ног, когда спят
Мы спим на боку, потому что эта поза минимизирует давление на спину. У людей S-образный позвоночник, а не прямая линия. Поза на боку распределяет вес равномерно. Младенцы так спят, чтобы снизить давление на затылок, так как голова у них тяжелая. Еще это снижает риск удушья при срыгивании.
Но все-таки, когда мы спим на боку, таз идет вперед, колени трутся друг о друга, поясница получает лишнюю нагрузку. А если положить одеяло или подушку между ног — это выравнивает ось таза. Это более распространено среди женщин, потому что таз у них обычно шире мужского — и он сильнее скручивается из-за расстояния, а колени сильнее давят друг на друга.
Кроме того, подушка или одеяло хорошо расслабляют. Тут работает механизм «глубокая тактильная стимуляция» — эффект как от тяжелого одеяла, активирующий парасимпатическую систему, которая говорит организму, что всё под контролем. Снижается кортизол, и вырабатывается мелатонин, который нас усыпляет. В целом давление дает людям чувство защищенности. Есть гипотеза, что это происходит потому, что в утробе люди именно так и укомплектованы. Да и в целом нам приятно что-то обнимать.
3. Почему люди любят острое
Когда мы говорим об острой пище, мы чаще всего имеем в виду вещество капсаицин, которого особенно много в перце чили. Его секрет в том, что он грамотно обманывает наш организм и активизирует TRPV1-рецепторы, обычно реагирующие на физический ожог, кислоту и активизирующиеся при температуре 42–45 °C.
После того как вкусовые рецепторы распознают капсаицин, мозг получает сигнал о том, что слизистая рта повреждена, или поджарена. В ответ на ложный сигнал активируется симпатическая нервная система, которая учащает сердцебиение, включает потоотделение, ощущение боли и жжения. Вместе с этим выделяются эндорфины (натуральные обезболивающие) и дофамин (нейромедиатор удовольствия) — как награда за пережитую угрозу.
В результате у нас эйфория — безопасный и контролируемый стресс. Со временем рецепторы TRPV1 привыкают и, чтобы получить тот же кайф, нужен более острый перец. Так формируется толерантность к капсаицину. С точки зрения эволюции это не имеет никакого смысла. Зачем есть то, что приносит боль? Но люди — это единственные животные, которые намеренно едят острое и в принципе способны заниматься безопасным мазохизмом.
4. Зачем нужны комары
Есть более 3500 видов комаров, но только самки 200 из них кусают людей. Им нужна кровь, то есть белок, чтобы вырабатывать яйца. Самцы и самки комаров вне репродуктивной фазы питаются соком и нектаром. Это не просто кровососы, которые просто кусают людей (да, не всё крутится вокруг нас). Они так пытаются выжить в репродуктивный период.
А польза комаров в том, что они откладывают яйца в воду. Там появляются личинки, которые питаются бактериями, водорослями и плохими остатками, то есть очищают воду и кормят собой рыб. Если мы уничтожим всех комаров, большинство экосистем не пострадает. Но, например, Арктике наступит конец. В тундре и на Севере летом много комаров, и в основном они все кусаются. Арктические комары очень живучие, их яйца спокойно переносят -40 °C. Иногда по несколько лет ждут, когда растает снег. Они не разрываются из-за холода за счет глицерина и сахара в теле, а просто покрываются инеем. Яйца вылупляются, когда прилетают птицы. Для птиц они — основная пища. Поэтому их исчезновение нарушит экосистему всего региона.
5. Почему люди в разном возрасте спят разное количество времени
Младенцы спят по 16–18 часов в сутки не потому, что они не работают, а потому, что их мозг строится с нуля. Во сне у них 50% времени — это фаза REM (быстрые движения глаза). В этой фазе сна обрабатывается и формируется память, закрепляются новые навыки, таким образом мозг формирует новые нейронные связи. Именно во сне выделяется 80% гормона роста. То же самое с детьми, они спят 10–12 часов, потому что учатся жить и вне сна.
Подростки не спят допоздна, потому что у них активно выделяются половые гормоны. Они на 2–3 часа сдвигают выработку мелатонина — гормона, который делает нас вялыми и заставляет хотеть спать. То, что подростки засыпают поздно, естественно. Это называется «задержкой фазы» и продолжается примерно до 21 года. При этом потребность во сне остается высокой — 8–10 часов, потому что в этом возрасте люди еще растут, им нужен гормон роста в фазе глубокого сна.
Но нашим школам всё равно на это, они заставляют школьников просыпаться рано утром и удивляются, почему они не высыпаются. Взрослые спят стабильно 7–9 часов. У них уменьшается фаза глубокого сна и фазы REM. Однако стресс, работа, свет от экрана нарушают режим. А пожилые люди спят меньше, потому что у них снижается выработка мелатонина. Они не спят нормально, их будят постоянные позывы в туалет, так как у организма сон не в приоритете. Еще есть такая вещь, как возрастное помутнение хрусталика глаза, из-за которого в мозг поступает меньше синего света. Это нарушает работу супрахиазматического ядра гипоталамуса (главные часы организма, которые отвечают за все циркадные ритмы), то есть биологических часов, регулирующих бодрствование и спячку. Нарушается различие между днем и ночью, что сильнее сбивает сон.
6. Как спорт влияет на мозг
Когда люди занимаются спортом, в мозге включаются десятки областей одновременно. Когда мы просто делаем шаг, в работу включаются буквально две трети всех наших нейронов, передают сигналы. Долгое время ученые считали, что у взрослых людей нет нейрогенеза (процесс образования нервных клеток), но сейчас известно, что в гиппокампе (области, связанной с памятью) нейрогенез происходит.
В 1999 году провели эксперимент: мыши, у которых был доступ к беговому колесу, имели в разы больше нейронов в гиппокампе. Это же подтвердили в 2011 году, доказав, что аэробные тренировки увеличивают гиппокамп пожилых людей и помогают людям с риском деменции.
Также во время физической нагрузки повышается уровень аминокислот и триптофана (основание для серотонина) в крови. Физическая активность увеличивает приток триптофана в мозг, и нейроны производят серотонин. Работает это в лимбической системе, которая отвечает за эмоции. Во время упражнений работают и нейроны, которые производят дофамин, а потом отправляют его в префронтальную кору и полосатое тело (там чередуются серое и белое вещество). Эти участки связаны с планированием, контролем эмоций и формированием привычек. В результате человек чувствует кайф от достижений, и мозг это фиксирует.
7. Может ли Супермен спасти человека при падении из самолета
Самолет летит на высоте до 10 000 метров. Если человек за бортом без парашюта, падение его тела ускоряется гравитацией. По формуле предельной скорости можно вычислить, что, если человек падает животом вниз, скорость его падения будет примерно 53 м/с, или 190 км/час.
А если он падает головой вниз — 90 м/с, или 320 км/час. Когда человек падает, он накапливает энергию. Здесь мы должны рассматривать кинетическую энергию, потому что именно она действует на человека при ударе. Накопленная энергия должна куда-то деться. Если масса тела 60 кг, возьмем среднюю арифметическую скорость 70 м/с. Это как удар тачки на скорости 200 км/час. Если Супермен схватит человека на высоте 9000 метров, он должен как минимум километр замедлять его падение. Помните, в фильмах показывают, как людей спасают за пять метров до земли? Это просто нереально, особенно в случае с самолетом. У Супермена не будет времени, чтобы замедлить падение, и их обоих просто размажет по земле.
8. Почему томатный сок вкуснее в самолете
Во-первых, в томатном соке доминирует умами — вкус высокобелковой пищи, выделяемый в самостоятельный, пятый вкус в Китае, Японии и других азиатских странах. Он очень насыщенный, сладко-соленый, с долгим послевкусием.
В самолете, на высоте 9 км над уровнем моря, влажность падает до 12% (в Москве среднегодовая влажность воздуха — 78%) — это суше, чем в большинстве пустынь. Влаги в воздухе меньше 1%. И он поступает не холодным, а нагревается. Это сушит слизистые и ослабляет обоняние и вкус. Именно поэтому очень богатым людям выдают спреи для носа, чтобы они оценили деликатесы в самолете. Но мы с вами простые смертные.
Из-за сухости воздуха вкусовая чувствительность на высоте падает на 30–50% на сладкое и соленое, а вкус умами остается ярким из-за своей сложности и качества
А для нашего восприятия 80% вкуса — это на самом деле запах. Но в сухом воздухе обоняние ухудшается, фруктовые и цветочные запахи улетают, а суповые, как вот томатный, остаются. В самолете весь воздух — это разреженный дед, у которого нет сил даже поднять молекулу кислорода, потому что на высоте 10 км давление в три раза ниже, чем на земле. А давление — это силушка, которая впихивает молекулу воздуха в каждый вдох. На земле вдох — это тонна молекул, 21% из которых кислород. На высоте вдох — жалкая кучка воздуха, в нем кислорода меньше, потому что меньше молекул. Поэтому самолет сжимает воздух через компрессор, восстанавливая нормальное давление, чтобы мы не умерли.
9. Почему капли от заложенности носа вызывают зависимость
Во время заложенности носа сосуды расширены — это приводит к отеку. А эти капли сосудосуживающие. В результате их приема отек уходит и дышать становится легче. Но если капать их постоянно, сосуды привыкают к тому, что кто-то помогает им сужаться, и без капель снова расширяются. И снова появляется отек. На клетках слизистой есть датчики — альфа-рецепторы, к которым и прилипают капли. Они и запускают процесс сужения сосудов.
При частом использовании капель рецепторы теряют чувствительность, эффект становится слабее, нужно капать чаще. Это называется тахифилоксия. Причем постоянное сужение сосудов нарушает кровоток, слизистая получает мало кислорода, становится тонкой и сухой, начинает воспаляться. Это уже лекарственный ринит. Это нужно писать большими буквами на упаковках, потому что риск высокий, особенно для аллергиков или при хроническом рините. На самом деле зависимым советую какое-то время перетерпеть без этих капель. Лучше пользуйтесь растворами морской воды, они увлажняют слизистую, не сужают сосуды и в целом поддерживают естественную функцию носа.
10. Почему людям нравится нюхать краску или лак
Вещества вроде ацетона или бутана — это летучие органические растворители, которые мгновенно попадают в легкие, а оттуда через альвеолы в мозг. Через 10 секунд они уже в мозгу. Они обходят систему безопасности и попадают в гематоэнцефалический барьер. Эти вещества жирорастворимые, а гематоэнцефалический барьер состоит из жирных клеток, поэтому он не может их отфильтровать на входе.
Толуол, который содержится в лаке, клее и т. д., начинает подавлять NMDA-рецепторы, которые нужны для памяти и обучения, и усиливает действие гамма-аминомасляной кислоты (это тормозной нейромедиатор). Из-за этого тому, кто нанюхался клея или бензина, сносит башню — вытесняется кислород, и нейроны умирают от удушья.
Еще существует синдром внезапной смерти от нюханья. После вдоха аэрозоля с бутаном может начаться тахикардия сердца. Если продолжать нюхать подобные вещества, начнется разрушение миелиновых оболочек. У нейронов миелин покрывает отросток нервной клетки, помогая сигналам быстро передаваться между другими клетками. Лобная доля, отвечающая за мышление, будет медленно работать, потому что белое вещество в мозге состоит в основном из миелина. Оно буквально исчезает, и появляются пустоты, как будто мозг кто-то проел. Поэтому у токсикоманов невнятная речь, дрожание, так как у них моторные сигналы сбиваются. Часто это необратимо.
*Instagram принадлежит Meta, деятельность которой признана экстремистской и запрещена в РФ.
Обложка: © zhukovvvlad / Shutterstock / Fotodom