Кости: скрытая жизнь. Все о строительном материале нашего скелета, который расскажет, кто мы и как живем

Если мы собираемся когда-либо добраться до Марса, то нам придется много о чем позаботиться: осуществить запуск космического судна, обеспечить питание и комфортные условия на время полета, организовать безопасную посадку, продумать стратегию выживания на новой планете и так далее. Вместе с тем далеко не всегда затрагивается вопрос о том, что мы будем делать со своими костями. Кости не могут обходиться без физической активности. Перестаньте двигаться, и это непременно скажется на них. Они начнут разрушаться, выделяя кальций в кровоток и затем в мочу, не говоря уже о том, что из-за снижения прочности они станут гораздо больше подвержены переломам. Нам уже известно, что космонавты в невесомости сталкиваются с этой проблемой. Орбитальные станции, по сути, находятся в свободном падении, совершая витки вокруг нашей планеты, и обследование обитателей станции «Мир», например, показало, что каждый месяц они теряли от одного до двух процентов своей костной массы[45]. И это лишь средний показатель. Известно, что некоторые космонавты за полгода, проведенные на орбите, теряли до 20 % костной массы. Это огромное изменение для организма, которое станет серьезной проблемой для всех, кто захочет собственноручно исследовать Красную планету. По оценкам НАСА, полет на Марс займет порядка девяти месяцев. Давайте представим, как астронавты готовятся впервые ступить на поверхность другой планеты. Долгие дни, проведенные в металлической трубе, несущейся сквозь ледяную пустоту, они ждали этого момента. Надев скафандры, астронавты проверяют их герметичность, чтобы защитить себя от чужеродной среды, в нетерпении перескакивают через последний обруч лестницы посадочного модуля и спрыгивают на поверхность. Их первые слова на Марсе могут оказаться не совсем поэтичными. Они могут вскрикнуть или выругаться от боли, когда их ослабленная невесомостью малая берцовая кость надломится от удара.

Существует как минимум одно животное, которое легко обходит эту проблему. Если бы НАСА могло вести подготовку медведей для исследования космоса, то наверняка не упустило бы такой возможности.

Медведи знают, чем лучше всего заниматься зимой. Они не идут кататься на лыжах. Они не расчищают лопатой подъездную дорогу к дому. Они делают то, что хотелось бы и мне: забиваются в укрытие, чтобы проспать все холода. И с учетом того, что мы знаем о костях, которым для самовосстановления требуется движение, можно было бы подумать, что медведи должны выбираться из своих берлог ослабленными и хрупкими, отчаянно нуждающимися в физической нагрузке после столь длительной спячки. На деле же происходит совсем иначе. Химические процессы, протекающие в организме медведей, сохраняют их скелет здоровым, даже пока те спят месяцы напролет. Проведенное в 2015 году биологом Меган МакГи-Лоуренс вместе с коллегами исследование 13 черных медведей показало, что в организме медведей во время спячки замедляются процессы как образования новой костной ткани, так и разрушения старой[46]. Одним из главных виновников этого является белок под названием CART. Во время спячки уровень этого белка у медведей может подскакивать в целых 15 раз, что значительно ограничивает количество кальция, уносимого с кровью из костей. Одновременно в организме впавших в спячку медведей уменьшается концентрация двух других белков, участвующих в формировании костной ткани: BSALP и TRACP. Эти изменения позволяют медведям добиться нового внутреннего равновесия. Организм медведя становится закрытой системой — количество кальция в нем во время спячки не увеличивается и не уменьшается. Возможно, эти механизмы станут основой для решения проблемы с костями у будущих космических путешественников. Возможно, подход, применяемый медведями, позволит исследователям преодолеть остеологическое препятствие для длительных космических перелетов.

Как бы то ни было, и в космосе, и на Земле кость представляет собой активную ткань, которая реагирует на происходящее вокруг. Это касается как эволюционного масштаба — изменения нашего скелета позволяют нам понять, как естественный отбор открывал одни возможности и закрывал другие, — так и нашей повседневной жизни, которая оставляет на наших костях свой отпечаток. Кости — это капсулы времени, в которых сохраняются наши эволюционные и индивидуальные истории, но и это еще не все. Удары, переломы и болезни, которые мы переносим в течение жизни, оставляют на скелете собственные несмываемые следы.

5. Вырублено на кости

Кость реагирует на окружающий мир подобно всем остальным частям нашего с вами тела. Вы знаете, что если порежете себе палец краем бумаги (хочется надеяться, что не страницами этой книги!), то тромбоциты закупорят поврежденный кровеносный сосуд, а кожа в месте пореза в итоге зарастет. Наши кости тоже на такое способны. Когда у вас случается перелом, то организм незамедлительно начинает восстановительный процесс, чтобы снова срастить кость. Механизм развития костей обеспечил нас встроенной системой устранения неполадок.