Теперь он заинтересованно изучал при помощи увеличительного стекла беловатую глинистую субстанцию (ныне известную как бактериальный налет), покрывавшую его зубы. У Антони по сравнению с другими людьми, которых он имел возможность наблюдать, налета было немного, но даже после чистки зубов он никогда не исчезал полностью. Тогда Антони соскреб немного вещества на стеклянную пластинку и добавил несколько капель свежей дождевой воды. Рассмотрев, что происходит на пластинке, он был поражен – на ней кишмя кишели крошечные извивающиеся создания. Эти «анималькули», как назвал их Антони, имели самые разные формы и размеры – по меньшей мере четыре различных семейства, которые «мило танцевали». Но в шок его повергло не их существование, а их обилие. «Количество сих анималькулей в налете на человеческих зубах столь огромно, что, думаю, превышает население целого королевства», – писал ван Левенгук.
Антони ван Левенгук был, вероятно, первым, кто наблюдал микробов (под ними мы подразумеваем живых существ, разглядеть которые возможно только в микроскоп). И он был, безусловно, первым, кто их описал и осознал, что во внутренностях и на коже здоровых людей полно этих созданий. Он обнаруживал их везде: в полости рта и в пище, в питьевой воде и в пробах мочи и кала. И все-таки, несмотря на это поразительное открытие, Левенгук, в отличие от Ньютона и Галилея – ученых той же эпохи, которые обратили взгляды к звездам, добившись вечной славы, – не получил столь широкого признания.
Возможно, до сегодняшнего дня вы не слишком много думали о микробах, потому что их нельзя увидеть, не вооружившись увеличительным стеклом. Но представьте себе количество песчинок на всей планете или, если угодно, звезд во Вселенной. Кто-то однажды подсчитал – и весьма неплохо – количество звезд, и у него получилось десять в двадцать четвертой степени (10
), то есть единица с 24 нулями – очень даже много. Если помножить это на миллион, то получится огромное число 10
(оно называется «нониллион») – это и есть примерная численность бактерий на Земле. Если вы садовник и вам довелось по случайности проглотить небольшой комочек земли, знайте: в ней содержатся миллиарды бактериальных клеток, а в горсти земли микробов больше, чем звезд во Вселенной. Если вы думаете, что в воде безопаснее, вы заблуждаетесь – в каждом миллилитре питьевой или морской воды обитает миллион бактериальных клеток. Эти микробы и есть истинные и неизменные обитатели Земли, а мы, люди, просто гости.
Микробы присутствуют в большинстве сред обитания, от привычных до самых экстремальных. Бактерии населяют горячие кислые источники, радиоактивные отходы и глубочайшие слои земной коры. Бактерии выживают даже в космосе. Микробы – наши прародители, и мы продолжаем пребывать с ними в теснейшей связи до сих пор. Очевиднее всего это подтверждает исследование наших внутренностей, где обитают тысячи видов микробов, которые отличаются друг от друга так же, как мы, скажем, от медуз, и которые играют в своей среде роль гораздо большую, чем мы можем себе представить.
У микробов плохая репутация, хотя на самом деле лишь малая доля из миллионов их видов опасна для человека, тогда как подавляющее большинство жизненно важно для нашего здоровья. Микробы отвечают не только за переваривание пищи – они контролируют усвоение калорий, обеспечивают нас необходимыми ферментами и витаминами, поддерживают в здоровом состоянии нашу иммунную систему. Миллион лет мы вместе с микробами боролись за выживание наших видов, и лишь недавно что-то пошло не так. В сравнении с нашими не столь древними предками, которые жили за пределами городов, сытно и разнообразно питались и не употребляли антибиотиков, мы можем похвастаться гораздо более скудным видовым разнообразием бактерий, обитающих в наших организмах. Ученые только-только начали осознавать, как сильно это повлияло на нас.
ПИОНЕРЫ ДЕВСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Мы знакомимся с микробами в первый миг рождения. Не пройдет и минуты после того, как здоровое, стерильное тельце младенца выйдет на свет, как его заселят микробы: миллионы бактерий и еще больше вирусов, ими питающихся, а вдобавок к ним некоторое количество грибков. Голова, глаза, рот и уши – именно эти органы самыми первыми подвергаются колонизации: младенец идет по родовым путям, где во влаге и тепле слизистой оболочки его с нетерпением поджидает легион микробов. Потом в силу тесной близости и давления на сфинктеры тела на лицо и руки ребенка попадет смесь микробов, содержащихся в моче и фекалиях, а вслед за ними остальное тело покроется разнообразными микробами в результате соприкосновения с кожей материнских ног. Эти мельчайшие микробы перенесутся на губы и рот с рук самого малыша. Как правило, они не смогут преодолеть океаны слюны, которая смоет их прочь, а если им это удастся, они попадут в высококислотную среду желудка с его соками, которые уничтожат их большую часть. С первым глотком грудного молока, обладающего щелочными свойствами (действует как антацид), некоторое число бактерий-счастливчиков, ожидающих на губах, у рта или на материнских сосках, чудом уцелев, преодолеет кислотный барьер. Теперь отважные первопроходцы могут основать колонию, активно размножаясь на слизистых стенках кишечника новорожденного, и ждать, когда прибудут новые партии молочных и других сотоварищей-бактерий. Всего несколько колонистов (при благоприятных условиях), производя деление каждые 40–60 минут, смогут за одну ночь произвести миллиарды и триллионы клеток.
Вплоть до середины 1990-х годов считалось неоспоримой догмой, что большинство биологических жидкостей стерильны, то есть не содержат микробов. Когда группа ученых в Мадриде заявила, что им удалось вырастить десятки микробов из грудного молока здоровой женщины, их подняли на смех[5 - Fernаndez, L., Pharmacol Res (Mar 2013); 69 (1): 1–10. The human milk microbiota: origin and potential roles in health and disease.]. Теперь же известно, что женское молоко содержит сотни видов микробов, хотя по-прежнему никто не понимает, как они туда попадают. Больше нет уверенности, что какая-либо часть нашего тела полностью свободна от микробов (даже матка и зрачок); возможно, они путешествуют по нашим телам незамеченными[6 - Aagaard, K., Sci Transl Med (21 May 2014); 6 (237): 237ra65. The placenta harbors a unique microbiome.]. Когда в следующий раз направитесь в туалет, вспомните о триллионах ваших личных микробов: почти половина массы, которая смывается в канализацию, состоит из них.
Все мы рождаемся свободными от микробов, но остаемся таковыми лишь доли секунды. Процесс микробной колонизации протекает вовсе не случайным образом, он тщательно оттачивался миллионы лет. На самом деле выживание и здоровье микробов и младенца взаимосвязаны, а потому жизненно важный момент посева семян первых микробов в девственную почву детально продуман. Все млекопитающие и множество других видов изученных животных (к примеру, лягушки) передают собственных, тщательно отобранных микробов своему потомству на протяжении уже по меньшей мере 50 миллионов лет. Именно так эволюция поддерживает цепь поколений у микробов, и именно так формируется наше собственное уникальное сообщество микробов – микробиота.
РАЗНООБРАЗИЕ МИКРОБНЫХ САДОВ
В грязи, пыли, воде и воздухе обитают триллионы микробов, которым вовсе не интересно колонизировать тельце новорожденного младенца. Они еще не развили аппарат, обеспечивающий выживание внутри человека или на нем и получение достаточной энергии для своего существования. Поэтому микробы, колонизирующие человеческие тела, высокоспецифичны, они обладают упрощенным геномом, который не допускает избыточных или перекрывающих механизмов в теле человека-хозяина. У людей и микробов, обитающих внутри нас, 38 % генов общие. А поскольку передача микробов от матери к потомству в животном мире – процесс универсальный, его важность для нашего здоровья очевидна[7 - Funkhouser, L.J., PLoS Biol (2013); 11 (8): e1001631. Mom knows best: the universality of maternal microbial transmission.].
Когда женщина беременеет, тело приступает к приготовлениям, чтобы помочь новому поколению путем передачи микробных генов. Тщательно запрограммированные изменения в теле беременной, осуществляемые путем переключения генов, обеспечивают модификацию метаболизма и усвоение калорий определенными гормонами с одновременным накапливанием энергии, созданием жировых запасов в молочных железах и ягодицах, повышением уровня глюкозы и образованием грудного молока. Перемены происходят и в лейкоцитах – белых клетках, отвечающих за иммунную систему, которой придется иметь дело с чужеродным объектом в теле матери – ребенком – и не отторгать его. Меняются также и сами микробы в предвидении того момента, когда они будут переданы младенцу, чтобы содействовать его развитию и выживанию. Эти микробные изменения – процесс чрезвычайно мощный.
Когда исследователи ввели каловые массы беременной женщины стерильным мышам, последние набрали гораздо больший вес по сравнению с теми экземплярами, которым был введен материал небеременных женщин[8 - Koren, O., Cell (3 Aug 2012); 150 (3): 470–80. Host remodeling of the gut microbiome and metabolic changes during pregnancy.]. Эксперименты со стерильными, или безмикробными, мышами – важный инструмент, который мы, ученые, постоянно используем в данной области исследований. Эти мыши рождаются путем кесарева сечения в камерах с независимой системой вентиляции, они не контактируют с матерями, однопометными мышами и микробами. Они содержатся в стерильных изолированных клетках, питаются стерильной пищей и находятся под постоянным наблюдением. Без микробов они способны выживать, но и только. Их определенно не отнесешь к мышиной элите – они хилые, их мозг, желудочно-кишечная и иммунная система не развиваются до нормальных объемов. Что важнее всего, их питание обходится дорого, потому что мыши, не имеющие микробной флоры, для поддержания массы тела должны потреблять на треть больше калорий, чем их обычные собратья, что свидетельствует о важной роли микробов в переваривании пищи в кишечнике[9 - Hansen, C.H., Gut Microbes (May – Jun 2013); 4 (3): 241–5. Customizing laboratory mice by modifying gut microbiota and host immunity in an early ‘window of opportunity’.].
Большая часть наших микробов населяет толстую кишку – это отдел кишечника длиной в полтора метра, который нужно миновать, чтобы попасть в прямую кишку, и где всасывается большая часть жидкости. В отделе кишечника перед ним – тонкой кишке – происходит всасывание основного объема питательных веществ и витаминов. Как правило, сюда поступает пища, которую предварительно измельчили наши зубы и размягчили ферменты слюны и желудка. В тонком кишечнике есть некоторое количество микроорганизмов, однако мы очень мало знаем о них и выполняемых ими функциях. Если для высвобождения питательных веществ из расщепляемой пищи требуется больше времени, она проходит дальше – в толстую кишку с ее многочисленными микробами.
Если через несколько недель после рождения мы введем стерильным мышам обычные микробы, это все равно не поможет им нормально развиваться. Но если с первых минут жизни в них поселятся кишечные микробы, а вы попробуете убить их антибиотиками (как, к сожалению, очень часто поступают люди – и с самыми разрушительными последствиями), мыши все равно будут чувствовать себя намного лучше, хотя, конечно, никогда не обретут полного здоровья.
МИКРОБЫ ПРЕДСКАЗЫВАЮТ ОЖИРЕНИЕ ЛУЧШЕ ГЕНОВ
Те изменения, которые произошли за последнее время с нашими крошечными кишечными микробами в частности и с нашей микробиотой в целом, вероятнее всего, ответственны и за эпидемию ожирения, и за ее ужасные последствия – диабет, рак и заболевания сердца. Анализ ДНК кишечных микробов позволяет спрогнозировать возможность ожирения у конкретного индивида намного точнее, чем исследования всех 20 тысяч генов. А что будет, если начать изучать вирусы и грибки?!
Виды и количество микробов, населяющих наши внутренности, в какой-то степени объясняют связь между нашей диетой и состоянием здоровья. В частности, почему результаты исследований режимов питания у отдельных людей и групп населения так сильно расходятся. Почему диета с низким содержанием жиров работает (хотя не для всех), а рацион с высоким их содержанием отлично переносится одними и опасен для других. Почему кто-то может спокойно потреблять много углеводов, а кто-то из того же их количества извлекает больше калорий и толстеет. Почему одни с удовольствием едят красное мясо, а другие, скушав чуть-чуть, зарабатывают сердечно-сосудистые заболевания. И даже почему пожилые люди, которые переезжают в дом престарелых и меняют диету, больше подвержены различным недугам.
Растущая популярность ограничительных диет, основанных на считаном количестве потребляемых ингредиентов, неизбежно приведет к дальнейшему снижению микробного разнообразия и в конечном счете к ухудшению здоровья. Интервальное голодание (например, «быстрая диета» или диета 5:2) можно считать исключением, поскольку оно способно стимулировать деятельность полезных микробов, но только если в другие дни «свободного питания» диета будет разнообразной. Пятнадцать тысяч лет назад наши предки регулярно потребляли (и переваривали) примерно 150 различных ингредиентов еженедельно. Сегодня же большинство людей потребляет менее 20 отдельных видов продуктов, многие из которых, если не все, проходят искусственную обработку. Унылая картина: подавляющее большинство таких продуктов питания состоит всего из четырех основных ингредиентов – кукурузы, сои, пшеницы и мяса.
В 2012 году я приступил к исследованию кишечных микробов, на тот момент это был крупнейший в мире проект подобного рода под названием Microbo-Twin. Новейшие генные технологии, пять тысяч близнецов – участников проекта – все для того, чтобы провести идентификацию микробов и определить их связь с рационом и состоянием здоровья людей. Впоследствии я запустил проект British Gut – краудфандинговый эксперимент, по типу проекта American Gut, в рамках которого любой, у кого есть доступ к интернету и почтовым сервисам, может протестировать свои микробы и поделиться результатами с общественностью[10 - http://www.britishgut.org (http://www.britishgut.org/) and http://www.americangut.org (http://www.americangut.org/).]. Также я лично экспериментировал с некоторыми диетами и поделюсь с вами удивительными открытиями, благодаря которым можно по-новому взглянуть на проблемы питания. Только поняв, что заставляет наши микробы работать и взаимодействовать с нашими телами, можно будет разобраться в хаосе современных диет и взглядов на питание и прийти к разумному балансу, которым отличались наши предки.
Исследование 2015 года, в рамках которого были изучены микробы на всех станциях нью-йоркской подземки, выявило их практически полное соответствие предыдущим хозяевам – различным группам городского населения, каждая из которых имела свои особенности. Кроме того, согласно исследованию, половина обнаруженных микробов совершенно неизвестна науке[11 - Afshinnekoo, E., CELS (2015); http://dx.doi.org/10.1016/j.cels.2015.01.0012015 (http://dx.doi.org/10.1016/j.cels.2015.01.0012015). Geospatial resolution of human and bacterial diversity with city-scale metagenomics.]. Но есть и хорошая новость. Пусть нам еще многое предстоит узнать, но мы уже знаем достаточно, для того чтобы можно было менять образ жизни, пищевые привычки и системы питания в соответствии с индивидуальными потребностями и улучшать состояние здоровья.
Было бы разумно думать о вашем личном микробном сообществе как о собственном саде, который вы призваны возделывать. Нужно следить, чтобы почва (ваш кишечный тракт), в которой произрастают ваши растения (микробы), была в хорошем состоянии и содержала достаточно питательных веществ, и не позволять сорнякам или ядовитым растениям (токсичным или болезнетворным микробам) захватывать место, которое предназначено для того, чтобы разводить самые разнообразные полезные культуры. Я дам вам в руки ключ к такому саду. Этот ключ – разнообразие.
2. Энергия и калории
Меньше ешьте, больше занимайтесь спортом, и будете сжигать калории и худеть. Я, как и многие доктора, регулярно твердил эту мантру своим пациентам. Эксперты утверждают, что причина, из-за которой человечество в последние годы с такой экстремальной скоростью набирает вес, состоит в том, что мы стали вести сидячий образ жизни и больше есть. Иными словами, люди потолстели, потому что получают калорий больше, чем расходуют. На первый взгляд, подобный довод кажется неоспоримым.
Упор на базовые законы термодинамики – потребляемая энергия должна равняться затраченной – отвлекает нас от вопросов «как?» и «почему?». Мы не заявляем, что кто-то становится алкоголиком только потому, что выпивает спиртного больше, чем способен усвоить его организм. Нам, разумеется, будут прежде всего интересны причины, по которым именно этот человек, а не какой-то другой превратился в алкоголика. И все же мы с облегчением говорим, что люди страдают ожирением, потому что съедают больше калорий, чем тратят, и не задаемся вопросом «а почему?».
ОБМАНЧИВЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ДОГМАТ О КАЛОРИЯХ
Калории – это калории. Так (тавтологично) звучит догмат, занимающий центральное место в традиционных рекомендациях по поводу питания и диет. В принципе, это утверждение корректно. Калория определяется как количество энергии, высвобождаемой при сжигании стандартной единицы обезвоженного продукта питания. Эта фраза означает, что, вне зависимости от вида пищи, дающей калории (будь то белки, жиры или углеводы), энергия, необходимая для ее извлечения, и выделяемая энергия будут одинаковыми. Такова база подсчета калорий, которую использовали десятилетиями. Именно основываясь на ней, производители указывают информацию на продуктовых этикетках, которые мы изучаем, прежде чем сделать свой выбор в магазине. Но что, если подобный подход обманчив и заставляет нас верить, что нам полностью понятны принципы питания и диет?
Одно исследование развеяло некоторые из наших заблуждений. Сорок две обезьяны получали два разных рациона одинаковой калорийности в течение семи лет в контролируемых условиях. Все ингредиенты были идентичными, за исключением источника жиров: в одной группе 17 % общего количества калорий поступало в виде натуральных растительных масел, а в другой – в виде искусственных, вредных для здоровья трансжиров. Рацион был подобран так, чтобы поддерживать у животных постоянную массу тела. Но группа, получавшая трансжиры, набрала вес, причем в сравнении со второй группой у нее наблюдались трехкратный прирост вредного висцерального (брюшного) жира и плохие инсулиновые профили (это значит, что глюкоза надолго задерживается в крови)[12 - Kavanagh, K., Obesity (Jul 2007); 15 (7): 1675–84. Trans fat diet induces abdominal obesity and changes in insulin sensitivity in monkeys.]. Отсюда можно сделать вывод, что не все калории одинаковы. 2000 калорий, потребленных с фастфудом, будут иметь совсем иные энергетические последствия, чем те же 2000 калорий из цельнозернового хлеба, фруктов и овощей.
Слишком долго мы принимали за чистую монету точность информации с продуктовой этикетки, но формулы, стоящие за ней, уже перешагнули столетний рубеж. Они основаны на сжигании пищевых продуктов и расчетах исходя из различной скорости переваривания и усвоения. И не учитывают такие факторы, как «возраст» еды и способ приготовления, от которых зависит, какая часть пищи усвоится и какова будет скорость повышения глюкозы в крови. Кроме того, люди, у которых толстая кишка длиннее, могут извлечь из пищи больше калорий, чем те, у кого она короче. В ряде работ приводятся различия вплоть до 50 см у разных групп населения.
Эти формулы разработаны исходя из оценочных «средних» показателей, но, увы, мир не поддается усреднению. Среди обнаруженных ошибок была переоценка калорийности миндаля – более чем на 30 %, хотя разрешенная законом погрешность не должна превышать 20 %[13 - Novotny, J.A., American Journal of Clinical Nutrition (1 Aug 2012); 96 (2): 296–301. Discrepancy between the Atwater Factor predicted and empirically measured energy values of almonds in human diets.]. Для многих обычных продуктов (к примеру, замороженных полуфабрикатов) калорийность занижается вплоть до 70 %, для сильноволокнистых продуктов – до 30 %. И хотя регулирующие органы изучают заявления о полезности продуктов, в большинстве стран достоверность сведений о питательной ценности контролируется на удивление слабо.
Вдобавок к упомянутым ошибкам, еще большая неопределенность имеет место со средними показателями калорий, которые должны потреблять женщины и мужчины для восполнения энергетических потерь. В ходе недавних подсчетов «золотой стандарт» был повышен до 2100 калорий в день для женщин и 2600 калорий для мужчин. Многие считают, что это слишком много. Кроме того, очевидно, что цифры, которыми предлагается руководствоваться, не учитывают возраст, рост, вес и физические нагрузки.
Ясно, что расчет калорийности в рамках различных диет зависит не только от точности применяемой системы, но и от способности людей корректно оценивать количество калорий в потребляемой пище. Исследователи единодушны в том, что всего один человек из семи более или менее точно знает необходимое ему количество калорий. Заявление о том, что источник калорий не важен, может привести к серьезному дисбалансу в потреблении белков, жиров и углеводов, а их избыток или дефицит – к серьезным проблемам со здоровьем. Теперь в США рестораны и кинозалы обязаны указывать в меню калорийность блюд. Правда, нет прямых доказательств того, что это приносит какую-то пользу посетителям, хотя и заставляет производителей сокращать калорийность новых продуктов[14 - Bleich, S.N., Am J Prev Med (6 Oct 2014); pii: S07493797(14)00493-0. Calorie changes in chain restaurant menu items: implications for obesity and evaluations of menu labelling.].
То, как именно тело производит энергию из пищи, в огромной степени зависит от источника этой пищи, от того, как усердно вы ее пережевываете, насколько легко она усваивается и что вы потребляете вместе с ней. Согласно одному исследованию, если есть белый рис палочками, а не ложкой, это существенно замедлит скорость повышения уровня глюкозы в крови (то есть гликемический индекс становится ниже)[15 - Sun, L., Physiol Behav (Feb 2015); 139: 505–10. The impact of eating methods on eating rate and glycemic response in healthy adults.]. Многие эксперты полагают, что «гликемический индекс» пищи критически важен для контроля веса, хотя считаные контролируемые клинические исследования на людях, осуществленные до настоящего времени, не смогли установить каких-либо отличий в таких факторах риска, как масса тела и состояние сердца, при непосредственном сравнении диет с высоким и низким гликемическим индексом[16 - Sacks, F.M., JAMA (17 Dec 2014); 312: 2531–41. Effects of high vs low GI of dietary carbohydrate and insulin sensitivity: the OmniCarb RCT.]. Однако реакция на калорийность зависит от вашего индивидуального физического и генетического профиля, а также не в последнюю очередь от микробов в вашем кишечнике. Но когда пищевой продукт переводится в калории, чтобы указать их на этикетке, ни один из этих факторов в расчет не берется. Так что калория – это, конечно, калория, однако в реальном мире (то есть в нашем кишечнике) они определенно не равняются тому воздействию, которое оказывают.
ОТКОРМЛЕННЫЙ ТЕЛЕЦ И ДИЕТА В 3600 КАЛОРИЙ
Джером – один из двадцати четырех студентов-добровольцев из Квебека, отобранных для участия в исследовательском проекте 1988 года. Это была работа мечты на каникулах – бесплатная еда от пуза и жилье на три месяца, а кроме того, деньги за участие, и все во имя науки. Джером прошел отборочный тест, доказав, что никто из родственников не страдал ожирением или диабетом и что у него самого нормальные показатели роста и веса. Как и прочие добровольцы, он был обычным студентом – здоровый, чуть ленивый парень, не склонный регулярно заниматься спортом. Подписав бланк информированного согласия и отказ от претензий, он оказался на положении пленника в специально арендованном общежитии кампуса, изолированном от окружающего мира, где следующие 120 дней был обречен есть, спать, играть в видеоигры и смотреть телевизор. Круглосуточный контроль, никаких спиртного, курева и физических упражнений, кроме ежедневной получасовой прогулки на свежем воздухе, и так все время проекта.
Первые две недели Джером должен был ежедневно взвешиваться, заполнять анкеты с вопросами о питании и погружаться в наполненный водой резервуар, чтобы измерять уровень жира. Как и другие участники исследования, он был худощав, весил всего 60 кг и имел нормальный ИМТ 20 кг/м
. Для приема пищи он приходил в столовую, где был выбор разных блюд. Каждый кусочек еды на тарелке Джерома аккуратно взвешивался. Через две недели был произведен базовый подсчет питательной ценности потребленной пищи, который в среднем равнялся 2600 калориям. После пробного периода Джером и другие добровольцы начали получать дополнительно по 1000 калорий в день в течение 100 дней под строгим контролем – нельзя было мошенничать и отдавать еду друг другу. Их ежедневный рацион состоял из 50 % углеводов, 35 % жиров и 15 % белков. В начале и конце эксперимента Джерома обследовали.
После 100 дней на диете в 3600 калорий и практически без всякой активности Джером прибавил 5,5 кг. Проанализировав результаты всех студентов, ученые с удивлением отметили большой разброс в том, насколько вырос их вес. Если Джером занял вторую позицию с конца по данному показателю, то кое-кто из его товарищей раздобрел на целых 13 кг. Единственным студентом, набравшим за три месяца примерно столько же, сколько и Джером, был Винсент, и так случилось, что он родился в том же городе, ходил в ту же школу и имел такой же набор генов. В общем, Джером и Винсент были однояйцевыми братьями-близнецами. Профессор Университета Лаваля в Квебеке доктор Клод Бушар и его коллеги предусмотрительно включили в исследование 12 пар близнецов-добровольцев. Все участники набрали вес, и все в очень разной степени, однако в каждом случае вес одного близнеца был очень близок к весу другого[17 - Bouchard, C., N Engl J Med (24 May 1990); 322 (21): 1477–82. The response to long-term overfeeding in identical twins.]. У отдельных пар калории преобразовались не просто в жир, а еще и в дополнительную мышечную массу. Кроме того, жир образовывался у каждой пары примерно в одних и тех же местах: на животе или (что вреднее для здоровья) вокруг кишечника и печени – так называемый висцеральный жир.
Подобное классическое исследование, в рамках которого студентов закармливали, как лабораторных мышей, теперь, возможно, натолкнулось бы на определенные этические препятствия (хотя мы не намерены вставать на защиту актеров вроде Брэдли Купера, который для участия в фильме «Американский снайпер» набрал почти двадцать килограммов веса и заработал миллионы долларов). Исследование с участием близнецов неоспоримо доказывает, что то, как быстро мы расходуем энергию или накапливаем жир (и набираем вес), определяют наши гены. Мои проекты с участием тысяч близнецов в Великобритании и другие исследования по всему миру продемонстрировали, что однояйцевые близнецы, которые, как упоминалось выше, являются генетическими клонами, гораздо больше похожи друг на друга по показателям веса тела и жировой массы, чем разнояйцевые, у которых идентична только половина генов. Это еще один аргумент в пользу генетических факторов, каковыми можно объяснить практически 70 % различий между людьми. Далее мы выяснили, что гены влияют и на другие взаимосвязанные характеристики, например на величину мышечной и жировой массы, место накопления жира[18 - Samaras, K., J Clin Endocrinol Metab (Mar 1997); 82 (3): 781–5. Independent genetic factors determine the amount and distribution of fat in women after the menopause.]. Неизвестно, что именно посылает сигналы нашим жировым клеткам с приказом образовываться именно в районе живота и ягодиц, а не, скажем, на локтях.
Индивидуальные привычки, связанные с питанием (кто вы: обжора или малоежка?), приобретаются не только потому, что члены вашей семьи или друзья любят или не любят поесть, – здесь также играет роль генетика. Она же ответственна и за любовь и нелюбовь к определенной пище, в частности салатам, острым закускам, пряностям и чесноку. Частота занятий спортом тоже, как показали наши исследования близнецов, в значительной степени, и причем вне зависимости от места проживания, определяется генетикой[19 - Stubbe, J.H., PLoS One (20 Dec 2006); 1: e22. Genetic influences on exercise participation in 37,051 twin pairs from seven countries.]. В рамках новейших экспериментальных межнациональных исследований с участием близнецов было выявлено, что люди, генетически предрасположенные к ожирению, имеют гены, которые способствуют нелюбви к физическим упражнениям, в отличие от людей, худощавых от природы. И это создает дополнительные сложности полным людям, желающим похудеть. Их гены и тела строят против них настоящий заговор, когда те принимаются сжигать калории.
БЕРЕЖЛИВЫЕ ГЕНЫ
В течение долгого времени наилучшей теорией, объясняющей, почему мы быстро толстеем, считалась выдвинутая в 1960-х годах гипотеза бережливых (экономных) генов[20 - Neel, J.V., Am J Hum Genet (Dec 1962); 14: 353–62. Diabetes mellitus: a ‘thrifty’ genotype rendered detrimental by ‘progress’?]. Суть ее состояла в том, что за последние 30 тысяч лет или около того (то есть речь шла о недавнем прошлом человеческого рода, когда наши предки покинули пределы Африки) мы пережили ряд ключевых событий, критически сокративших численность населения из-за болезней или голода, таких как малые ледниковые периоды или вынужденные длительные переходы в поисках пищи. Один из примеров – это жители тихоокеанских островов, пересекавшие тысячи миль в поисках пищи и более гостеприимных земель. По пути многих ждала гибель. Теория гласит, что те, кто сумел заранее наилучшим образом накопить ресурсы, а после сберечь запасы жира, имели больше шансов выжить (порой за счет поедания своих худощавых собратьев). То, что жир защищает от истощения, – хорошо задокументированный факт[21 - Song, B., J Math Biol (2007) 54: 27–43. Dynamics of starvation in humans.]. Итак, когда значительно сократившееся население в итоге прибывало на свои райские острова, худые люди оказывались естественным образом отбракованы, а отбор в следующих поколениях шел по критерию жиросберегающих генов.
На первый взгляд эта гипотеза имеет смысл, поскольку некоторые из самых толстых человеческих особей на планете – выходцы с островов Науру, Тонга и Самоа. Они стали набирать вес после того, как изменились условия их жизни, появилась в изобилии легкодоступная еда и стало особенно незачем подвергать себя физическим нагрузкам, что произошло не так давно. Высокий уровень смертности рабов, которых перевозили из Африки в Америку, – еще один пример, который часто приводят, чтобы обосновать повышенный риск ожирения у современных афроамериканцев. Любые различия в степени ожирения в разных странах можно в подобном случае было бы объяснить стадией развития, на которой они находятся: от недостатка пищи до ее изобилия. Итак, согласно этой теории, все мы происходим от очень небольшого количества людей, которые предположительно сумели пережить голодные времена или климатические изменения. Многие из нас унаследовали вариации генов, которые на каком-то этапе в прошлом были преимуществом, а в наше время определенно уже таковым не являются.
Однако данная теория грешит массой неувязок. Прежде всего предполагается, что в течение большей части своего существования наши предки имели еды лишь столько, сколько хватало, чтобы выжить, и быстро набирали вес в ситуации изобилия. Однако идея о постоянной нехватке пищи и редком ее избытке, вероятнее всего, некорректна. Ученые, исследующие жизнь охотников и собирателей прошлого и настоящего времени, считают, что большинство наших предков в целом потребляло достаточно калорий. Звучит разумно, поскольку люди всегда жили кочующими группами от 50 до 200 человек, которые сильно различались по численности, возрасту и потребностям в еде. Значит, если большую часть времени они имели достаточно пищи, чтобы прокормить самых крупных и самых нуждающихся в пище членов общины, для остальных тоже должна была иметься еда в достаточном количестве.
Теория о бережливых генах также исходит из предположения, что защита от голода – главное обоснование отбора именно этих генов в процессе эволюции. Но более вероятно, что главным драйвером эволюции оказалась смерть от детских инфекций и диареи, которая наблюдается сегодня в ряде развивающихся стран, а не от голода. Накапливание жира в организме у детей или у взрослых вряд ли является мощной защитой от инфекций.
Другой миф гласит, что все наши предки без исключения проводили время в постоянных поисках пищи, подобно этаким крутым ультрамарафонцам. Возможно, некоторые действительно были хорошими бегунами. Но ученые, которые изучают жизнь охотников и собирателей, утверждают: нет, большую часть дня они, скорее всего, отдыхали или спали и не потребляли в целом больше калорий, чем сегодня мы, их потомки. Согласно другим научным работам, дикие животные, попавшие в неволю и получающие еду в изобилии, не начинают жиреть в тот же миг. Наконец, в каждой из изученных групп населения имеются худощавые исключения из правил. Даже если сегодня «нормальным» состоянием считается ожирение и диабет (как это видно на примере жителей тихоокеанских островов или стран Персидского залива), по крайней мере трети населения удается сохранять стройность, несмотря на окружающее их изобилие дешевой калорийной пищи и лентяев-соплеменников. И как раз эти редкостные стройняшки, возможно, и представляют собой наилучшую группу для исследований.
ДРЕЙФУЮЩИЕ ГЕНЫ
Подобные пробелы в теории бережливых генов позволили британскому биологу Джону Спикману предложить конкурирующую (но не столь широко известную) модель ожирения, которую он назвал «гипотезой дрейфующих генов»[22 - Speakman, J.R., Int J Obes (Nov 2008); 32 (11): 1611–17. Thrifty genes for obesity: the ‘drifty gene’ hypothesis.]. Смысл ее в том, что два миллиона лет назад наши гены и механизм сохранения жира регулировались гораздо строже. Будь мы слишком упитанными, то столкнулись бы с серьезной проблемой выживания человеческого рода. На древних скелетах наших предков-австралопитеков видны множественные следы столкновений с голодными хищниками. Некоторые из них, например динофелисы – 120-килограммовые саблезубые кошки не слишком дружелюбного нрава, – специализировались в охоте на человека. Быть толстым означало не только то, что вы не можете быстро бегать, а значит, окажетесь легкой жертвой, но и то, что вы вкуснее, чем тощий бегун-марафонец. Вот две неплохие причины, почему гены ожирения в далеком прошлом как раз отбраковывались, а верхняя планка веса контролировалась эволюцией.
Но и избыточная худоба, разумеется, никогда не считалась достоинством. Хотя еды, в общем, всегда хватало, людям необходимы были запасы жира на чрезвычайные случаи, когда надвигались холода. Итак, наши гены мастерски управляли механизмами, подталкивающими нас поближе к середине шкалы «худой – жирный». Когда мы, нарастив объем мозга и отработав навыки хороших охотников и воинов, достигли уровня Homo sapiens, то перестали бояться хищников, хотя по-прежнему время от времени перед нами вставали угрозы голода и изменений климата, с которыми приходилось считаться. Эти условия способствовали жесткой генетической регуляции запасов жира, особенно в зонах его отложения. В частности, многим женщинам из личного опыта известно, как трудно согнать последний лишний килограмм с бедер или ягодиц, несмотря на все диеты и месяцы посещения спортзала.
Постепенно наши естественные враги-хищники исчезали, и с ними исчезала необходимость быстро убегать. Вот так в течение последнего миллиона лет генетическое регулирование верхнего предела уровня жира в организме ослабевало. У кого-то по случайности эти гены сохранились, однако в целом влияние генов начало ослабевать, и верхняя планка поползла вверх. Это означает, что одни будут накапливать жир вплоть до этого предела, а другие (примерно треть всего населения) останутся стройными, даже если вокруг будет изобилие пищи[23 - Speakman, J.R., Physiology (Mar 2014); 29 (2): 88–98. If body fatness is under physiological regulation, then how come we have an obesity epidemic?]. Это также объясняет, почему гены стройности встречаются вместе с генами, побуждающими к напряженной физической активности[24 - Mustelin, L., J Appl Physiol (1985) (Mar 2011); 110 (3): 681–6. Associations between sports participation, cardiorespiratory fitness, and adiposity in young adult twins.].
Согласно другому ложному представлению из числа особо распространенных, за последние десятилетия худые люди превратились в толстяков. Однако по данным исследований, посвященных тенденциям ожирения, за последние 30 лет эпидемии глобального ожирения большинство худых людей оставались худыми; толстели те, у кого наблюдалась некоторая упитанность, а жирные становились очень жирными. Похоже, в большинстве случаев верхний порог повысился несильно: достигнув определенного веса, люди не способны в дальнейшем сильно прибавлять в весе, сколько бы ни ели сверх нормы.
Согласно обзорным исследованиям, которые проводились в 25 странах мира с 1999 по 2009 год, некоторые (но не все) страны Запада достигли верхней планки ожирения: на кривых ожирения наблюдается плато, особенно у детей и подростков[25 - Ogden, C.L., JAMA (26 Feb 2014); 311 (8): 806–14. Prevalence of childhood and adult obesity in the United States, 2011–12.]. В США, откуда эпидемия и начала шествовать по планете, цифры ожирения у взрослых в первый раз образовали плато (но не начали снижаться)[26 - Rokholm, B., Obes Rev (Dec 2010); 11 (12): 835–46. The levelling off of the obesity epidemic since the year 1999 – a review of evidence and perspectives.]. Однако по понятным причинам об этом не говорят – вряд ли можно гордиться тем, что треть населения страдает клиническим ожирением. Парадоксально, но факт: американцы в генетическом отношении защищены относительно лучше народов Азии. Судя по темпам, с которыми последние стремятся наверстать упущенное, и тенденции к накапливанию висцерального жира, азиатские народности имеют гораздо более высокий верхний предел ожирения, и у них есть все шансы продолжать раздаваться вширь еще долгое время.
ХОРОШИЙ ВКУС И СУПЕРТЕЙСТЕРЫ
Способность ощущать вкус определяет то, что мы едим и как. Люди, полностью лишенные ощущения вкуса, не толстеют. На языке у человека имеется 10 тысяч вкусовых рецепторов, способных различать пять основных вкусов: сладкий, горький, кислый, соленый и умами (особый пряный вкус, который дает глутамат натрия). Говорят, что люди порой могут различать и шестой вкус, так называемый кокуми, что означает «наполненность рта, плотность». Однако, как бы убедительно ни звучал миф, наши вкусовые рецепторы не поделены на изолированные отделы, поэтому вся поверхность языка способна различать вкусы. Рецепторы регенерируются каждые 10 дней и управляются генами, отвечающими за их относительную чувствительность. От генома зависит чувствительность к определенным видам пищи, а также любовь или нелюбовь к горькому или сладкому.
Вкусовые гены, вероятно, эволюционировали, пока человек, кочуя по планете, пробовал многочисленные растения, учась все лучше определять годные в пищу виды, содержащие питательные вещества, и избегать ядовитых. А значительный разброс в степенях вкусового восприятия дан эволюцией, возможно, для того, чтобы целое племя не было стерто с лица Земли из-за одного-единственного дерева с ядовитыми плодами. В 1931 году химик компании Dupont, проводя опыты в своей лаборатории, случайно обнаружил, что 30 % людей не ощущают вкус вещества под названием PROP, 50 % находят его горьким, а 20 % – очень неприятным. Вот яркое свидетельство того, что вкусы каждого из нас уникальны.
Возможно, у нас имеются сотни различных вкусовых генов, и каждый год открываются всё новые вариации. Большая часть уже открытых генов принадлежит к двум семействам генов – TAS1R и TAS2R. Имеются как минимум три вариации генов для восприятия сладкого вкуса (чтобы пробовать фрукты), более пяти – для умами (маркеры протеинов) и не менее сорока – для горьких вкусов (чтобы определять ядовитую пищу). Конкретные вариации генов у каждого из нас влияют не только на нашу любовь или нелюбовь к той или иной еде, но и на потребление жиров, овощей и сахаров. Рецепторы сладкого и горького также имеются в носу и в горле. Возможно, это будет для вас неожиданным, однако именно они сигнализируют нашей иммунной системе, когда ожидать микробную инфекцию. Эти вкусовые рецепторы дают сбой, если вы в течение долгого времени пребываете в аномальном состоянии инфекционного заболевания, к примеру синусита, из-за чего происходит перегрузка системы[27 - Lee, R.J., J Clin Invest (3 Mar 2014); 124 (3): 1393–405. Bitter and sweet taste receptors regulate human upper respiratory innate immunity.].
Что касается горьких вкусов, то существует небольшая группа людей – так называемых супертейстеров – с необычными модификациями одного из генов TAS2R, поэтому они сильнее реагируют на химическое вещество PROP в слабых растворах. Супертейстеры очень чувствительны к сильным ароматам, поэтому гораздо разборчивее в еде. Из-за вкусовых генов супертейстеры находят горькими некоторые овощи, например представителей семейства крестоцветных, куда входят такие культуры, как кочанная капуста, брокколи, зеленый чай, чеснок, перец чили и соя. В результате супертейстеры, как правило, избегают представителей этого семейства, часто не любят пиво и другие спиртные напитки, а сигареты, по их мнению, слишком сильно горчат. Будучи такими привередами, супертейстеры хоть и не могут наслаждаться разными вкусными вещами, однако они обычно здоровее и стройнее несупертейстеров[28 - Negri, R., J Pediatr Gastroenterol Nutr (May 2012); 54 (5): 624–9. Taste perception and food choices.].
Поскольку пищевые продукты разнятся по калорийности, пищевые предпочтения у всеядных индивидуумов в случае большого выбора способны сыграть важную роль при определении их энергии и массы тела. В 2007 году мы провели исследование, в котором участвовали близнецы из Великобритании и Финляндии. Задача заключалась в том, чтобы изучить, почему некоторые люди предпочитают сладкую пищу всему прочему. Мы обнаружили, что почти 50 % различий между теми, кто любит сладкое, и теми, кто его не любит, определяются генным профилем, а оставшиеся 50 % – культурой и окружением[29 - Keskitalo, K., Am J Clin Nutr (Aug 2008); 88 (2): 263–71. The Three-factor Eating Questionnaire, body mass index, and responses to sweet and salty fatty foods: a twin study of genetic and environmental associations.].
Вариации генов, отвечающих за повышенную чувствительность к сладкому (TAS1R), чаще встречаются у европейцев и реже – у жителей Африки и Азии. Можно предположить, что у обитателей Северной Европы в процессе эволюции эти гены выработались как средство определения новых источников пищи в эпоху переселения из плодородной экваториальной зоны. Способность по вкусу установить пригодность в пищу и питательную ценность нового корнеплода давала очевидные преимущества с точки зрения выживания перед лицом чрезвычайных ситуаций, к примеру наступления ледникового периода. К сожалению, эти же гены не помогают Homo sapiens выживать в бесконечных рядах современного супермаркета.
Согласно большинству исследований, имеет место лишь очень слабая зависимость между генами сладкоежек и повышенным уровнем жира в организме[30 - Fushan, A.A., Curr Biol (11 Aug 2009); 19 (15): 1288–9. Allelic polymorphism within the TAS1R3 promoter is associated with human taste sensitivity to sucrose.]. Всегда считалось, что вы либо сладкоежка, либо любитель остренького и пряного. Однако, по крайней мере в отношении детей, эта гипотеза была опровергнута в недавней работе, где показано, что любовь к соленому и любовь к сладкому идут рука об руку. И поскольку дети больше любят сахар и соль, чем взрослые, они особенно беззащитны перед современным рационом из переработанных продуктов и полуфабрикатов, который начинают получать с раннего возраста[31 - Mennella, J.A., PLoS One (2014); 9 (3): e92201. Preferences for salty and sweet tastes are elevated and related to each other during childhood.].
ФИЗИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ И СИЛА ВОЛИ
Правда ли, что люди теперь не склонны заниматься спортом? Мы уже говорили о том, что калории – это просто единицы измерения энергии, которая производится при сжигании пищевого «топлива», а калории, которые потребляются, но не сжигаются телом, откладываются в виде жира. Но действительно ли физическая нагрузка играет роль в расходовании калорий? Если вы стремитесь постройнеть и поздороветь, то физический труд – то, что нужно, и это ясно без всякого замысловатого метаанализа. Даже эксперты и специалисты по питанию согласятся, что регулярные занятия благотворно влияют на состояние сердца и мышц и продлевают жизнь. Они, однако, разойдутся во мнениях о том, сколько именно нужно себя нагружать. В разных источниках рекомендуется от 90 минут до 6 часов умеренной активности в неделю – этого достаточно, чтобы немного вспотеть. Кто-то может не согласиться и скажет, что несколько минут в день быстрого бега или езды на велосипеде – та самая встряска, которая позволит обмануть организм, и тот решит, что получил хорошую нагрузку[32 - Mosley, M., Fast Exercise (Atria Books, 2013).]
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию (https://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=58143184&lfrom=174836202) на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.
notes
Сноски
1
Imamura, F., The Lancet Global Health (2015); 3 (3): e132 DOI: 10.1016/S2214-109X(14)70381-X (http://doi.org/10.1016/S2214-109X%2814%2970381-X). Dietary quality among men and women in 187 countries in 1990 and 2010: a systematic assessment.
2
Pietil?inen, K.H., Int J Obes (Mar 2012); 36 (3): 456–64. Does dieting make you fat? A twin study.
3
Ochner, C.N., Lancet Diabetes Endocrinol (11 Feb 2015); pii: S22138587(15)00009-1. doi: 10.1016/S2213-8587(15)00009-1 (http://doi.org/10.1016/S2213-8587%2815%2900009-1). Treating obesity seriously: when recommendations for lifestyle change confront biological adaptations.
4
Goldacre, B., Bad Science (Fourth Estate, 2008); www.quackwatch.com/04ConsumerEducation/nutritionist.html (http://www.quackwatch.com/04ConsumerEducation/nutritionist.html).
5
