Но бомбардировщики врезались в тучи крячек в самое неожиданное время, и дело часто кончалось катастрофами. Работники Министерства авиации обратились к орнитологу Дж. Чаплину и узнали, что крячки с острова Вознесения выводят птенцов не раз в год, а раз в 9,6 месяца.
Подобные закономерности обнаружены в самых разнообразных областях и даже, если верить ЭдварДу Дьюи, в финансово-экономической. В США публику, естественно, интересует, цикличны ли курсы ценных бумаг на бирже и можно ли их предсказать. На биржевом рынке обращается около двух тысяч видов ценных бумаг, каждая из которых имеет свои индивидуальные особенности, так что предсказывать их падение и повышение почти невозможно. Однако при анализе биржи обнаруживается много циклов разной периодичности. Если несколько коротких циклов совпадают по фазам, получается длинный цикл, и можно сделать прогноз. Вот, например, цены на хлопок. В течение 240 лет, с 1731 года по 1970-й, они колебались с периодичностью в 17,5 года. У курса обыкновенных акций выявлен 9,2-годовой цикл. Пятьдесят раз повторился 9,18-месячный цикл тонно-километров в грузовых перевозках Канадской тихоокеанской железной дороги. Циклы повторяются неуклонно, на протяжении всего того времени, о котором имеются цифровые данные, и длина циклов остается неизменной во все времена. В переменах цен на кованое железо в Англии отмечен цикл в 16,67 года. Существует он чуть ли не семьсот лет.
Дьюи и его сотрудники верят в то, что когда-нибудь они смогут полностью объяснить тайну циклов: понять, чем они вызываются, можно ли регулировать хотя бы некоторые из них и может ли человек приспособиться к тем, которые регулированию не поддаются. Разобраться в этом до конца, говорит Дьюи, было бы равносильно открытию Периодического закона.
Ученые, исследующие циклы и ритмы, в этом пункте согласны с Дьюи. Но его убежденность, что циклическим закономерностям подчиняются социальные сферы, разделяют лишь немногие его приверженцы: подавляющее большинство фактов не на его стороне. Вот биологические явления — другое дело.
ХОД ЧАСОВ НА ШПИЦБЕРГЕНЕ
Разыщите на мокром песке креветку и бросьте ее в воду. Креветка выплывет обратно на песок. Отнесите ее в сухое место — она возвратится к влаге. Креветок, живших на одном берегу острова, перенесли на противоположный и бросили в воду. Они поплыли не к берегу, а в открытое море, в направлении, к которому они привыкли. Что же их побуждает плыть и служит для них компасом? Не положение ли солнца? Креветок поместили в тень, отразили на них от зеркала солнечные лучи, и это не замедлило сказаться на их поведении. Те, кого бросили в воду, отправились дальше в море, а те, кто остался на суше, поползли в глубь острова. Когда же их перевезли на самолете из восточного полушария в западное, и в один и тот же час измерили угол между направлением их пути и направлением солнечных лучей, и угол этот оказался один и тот же, стало ясно, что у креветок есть часы, которые показывают им время и положение солнца, и, куда бы ни забросила их судьба, часы эти ходят везде одинаково.
Одни животные настраивают свои хронометры на положение солнца, другие — на время прилива и отлива. Когда медуз накрывает прилив, они разжимаются. Положите их в бак с морской водой, где нет ни прилива, ни отлива, — они все равно будут в положенное время сжиматься и разжиматься. Краб умеет ориентироваться и на солнце, и на приливы, а некоторые рыбы — еще и на фазы луны. Птицы летят осенью на юг, поглядывая на звезды.
Чувство времени связано с химическими процессами, а на их скорость влияет температура. Биолог Жак Лёб наблюдал, как быстро стареют мухи, которых содержат при слишком высокой температуре. Рой пчел был приучен прилетать к кормушке в одно и то же время. Затем экспериментаторы взяли хинин, про который давно было известно, что он замедляет обмен веществ, отчего и служит жаропонижающим средством, и подмешали его к пчелиному корму: пчелы стали опаздывать к кормушке. Когда же им подмешали тироксин, который усиливает обмен, они примчались к кормушке раньше времени.
Во всем этом нет ничего удивительного. Раз уж жизнь организмов протекает во времени и в пространстве, должны же у них быть какие-нибудь приборы, связывающие их со временем и с пространством. Удивляться скорее приходится тому, что уж очень подвержены эти приборы воздействию среды. Чуть повысилась температура — и заспешили часы. Чуть понизилась — стали отставать. Где же та самостоятельность, которая должна отличать живое от неживого?
Самостоятельность нашли у краба. Краб обладает строгим суточным ритмом изменения цвета. Днем черный пигмент разливается по клеткам его спины, помогая ему прятаться в тени расселин, а ночью собирается обратно в ядра клеток, и краб бледнеет. Нескольких крабов поместили в темную комнату и стали испытывать на них перемены температуры. Ритм расширения и сокращения пигментных клеток нарушился только тогда, когда температура снизилась до нуля. Попутно обнаружилось, что наибольшее потемнение клеток каждый день наступало на пять минут позже вчерашнего. На пять минут позже наступало в тех местах и время наибольшего отлива. Так было доказано наличие часов, независимых от температуры. Эта независимость и помогает организмам приспосабливаться к среде. Каждая клетка может иметь свои собственные часы. Дитя солнца и земли, клетка чутко откликается на внешние ритмы, но будучи частичкой организма, она прислушивается и к своим собственным ритмам, порождаемым сменой тех процессов, которые происходят в организме. Чем разнообразнее эти процессы и чем активнее весь организм, тем труднее изменить его режим таким простым способом, как перемена температуры.
Весьма возможно, что ходом биологических часов управляет процесс энергетического обмена в клетках. Сотрудник Института биофизики АН СССР Е. Е. Сельков обнаружил во внутриклеточных превращениях веществ циклические явления. Гликоген превращается в пировиноградную кислоту, но и та, в свою очередь, может превратиться в гликоген. Ход встречного процесса регулируется концентрацией вещества: пока его не накопится достаточно много, реакция не пойдет. Может быть, именно из таких реакций и рождаются наши биоритмы.
Среди ученых есть сторонники внешнего происхождения биоритмов и сторонники внутреннего. Первые склоняются к тому, что организм — это пассивная система: чтобы воспринять колебательный режим, ей обязательно нужен внешний толчок. Например, суточный ритм, которому подчиняются многие процессы в организме, постоянно возбуждается вращением Земли вокруг своей оси. Сторонники же внутреннего происхождения биоритмов говорят, что если связь организма с внешним миром прервать и поместить его в искусственную среду с постоянными условиями, то его биоритмы изменят свою периодичность, отклонившись в ту или иную сторону от суточного цикла.
В первых же экспериментах, предпринятых для проверки этих предположений, обнаружилось, что перестройка суточного ритма вызывает у организма решительный протест. Однажды группа английских физиологов решила провести лето на Шпицбергене, где солнце не заходит по нескольку месяцев. Физиологи запаслись особыми часами. У одной половины группы часы за сутки уходили на три часа, и она стала жить по 21-часовому циклу, у другой — отставали на три часа, и у нее установился 27-часовой цикл. Суточный температурный ритм сопротивлялся этим перестройкам неделю, а ритм выделения калия из организма — целых полтора месяца.
Предрасположенность наша к суточному ритму восходит к тем далеким временам, когда выбирались из океана первые холоднокровные. Оказавшись на суше, они стали ощущать на себе неведомые им до тех пор перепады температуры воздуха — смену дневной жары ночной прохладой. С наступлением холодной ночи у них понижалась температура тела, вместе с нею снижалась скорость обменных процессов и, как результат, активность нервной системы. Они цепенели, замирали и оживлялись лишь с первыми лучами солнца. Теплокровные, хоть и обладали уже автоматическим регулятором температуры, были все-таки в известной степени потомками холоднокровных. Как отголосок резких колебаний, которые происходили в их организмах и особенно в организмах их старших родственников, у нас и сохранился суточный ритм колебаний температуры. По мнению английского физиолога Грея Уолтера, никаких других причин спать так долго, как нам обычно хочется, у нас нет. К внутреннему температурному ритму добавились привычки, связанные с приспособлением к среде. Предки наши наделены были дневным, а не ночным зрением. В сетчатке их глаза преобладали колбочки — фоторецепторы, реагирующие только на дневной свет: ночью им просто ничего не оставалось делать, как только спать или, во всяком случае, пребывать в неподвижности, углубившись в свои проблемы.
На Шпицбергене стоял полярный день. Но и во время полярного дня и во время полярной ночи люди все равно спят в среднем по восьми часов и по шестнадцати бодрствуют — суточный цикл сохраняется у них несмотря на то, что смена дня и ночи выглядит весьма условно. А что произойдет с биоритмами, если человек совсем ничего не будет знать о смене дня и ночи и о времени вообще?
Французский спелеолог Мишель Сифр рассказывает в своей книге «В безднах Земли» об экспериментах, которые он и его товарищи проводили в пещерах. В конце 1964 года спелеолог Антуан Сенни спустился в пещеру близ Грасса, чтобы провести там в полной изоляции четыре месяца. Ритм смены бодрствования и сна начал у него меняться с первых же дней. Иногда он бодрствовал тридцать часов подряд, а спал больше двадцати. «Особенно он поразил нас, — пишет Сифр, — когда в течение 22 дней длительность его суток варьировала от 42 до 50 часов /в среднем 48 часов/, с фантастически продолжительными периодами непрерывной активности — от 25 до 45 часов (в среднем 34 часа) и с длительностью сна от 7 до 20 часов. Мы открыли явление, названное нами в 1966 году двухсуточным ритмом, то есть продолжительностью около 48 часов.
На шестьдесят первые сутки этого исключительного эксперимента Тони заставил нас всерьез переволноваться: он проспал 33 часа. Я уже опасался за его жизнь и готовился спуститься, как вдруг раздался телефонный звонок: Тони сообщал мне, что провел ночь хорошо!»
Следующими были Филипп Энглендер и Жак Шабер, люди с совершенно различными характерами. Первый — простой, впечатлительный, общительный, экспансивный, непосредственный, второй — сосредоточенный, уравновешенный, предпочитающий сначала подумать, а потом уже действовать. У кого из них быстрее изменится 24-часовой ритм чередования бодрствования и сна?
Первым этот ритм изменился у Филиппа: уже через две недели он был 48-часовым. Прошло 12 дней, и Сифр, как он пишет, «принял смелое решение» — закрепить этот 48-часовой цикл еще на два месяца посредством лампы в 500 ватт, которая будет гореть над прозрачной палаткой Филиппа по 34 часа все эти дни.
Попытка удалась как нельзя лучше. Впервые человек жил в мире, где сутки удлинились вдвое: 36 часов бодрствования и только 12 часов сна. Как показали электроэнцефалограммы, Филипп прекрасно приспособился к этому режиму. Тогда Сифр решил предоставить Филиппу жить по своему усмотрению и погасил лампу. Но Филипп, вместо того чтобы вернуться к 24-часовому суточному циклу, продолжал сохранять свой 48-часовой ритм бодрствования и сна. Когда ему объявили, что уже 4 января, он воскликнул: «Ого! Я пропустил Новый год! А мне казалось, что еще только начало ноября».
В противоположность Филиппу Жак долго сохранял биологический счет времени, близкий к суткам: интервалы между его пробуждениями составляли в среднем 28 часов. А как будет он чувствовать себя, если 500-ваттная лампа будет гореть над ним не переставая? Чудеса! Жак чувствовал себя превосходно, и сон у него не нарушился. Однако на третий месяц одиночества ритм сна и бодрствования приблизился и у него к 48 часам.
Этот ритм, говорит Сифр, обладает большими преимуществами: каждые сутки выигрывается 2 часа. «В то время как нормальный человек при обычной продолжительности суток в 24 часа должен, чтобы хорошо себя чувствовать, 8 часов из них посвящать сну, так что на еду, работу и развлечения остается только 16 часов, при двухсуточном цикле на сон достаточно 12 часов из 48, что позволяет оставшиеся 36 часов /два раза по 18/ посвятить той или иной деятельности. Астронавты, приспособившиеся с помощью тренировок к этому режиму, могут не опасаться, что с ними повторится то, что произошло на борту „Аполлона-8“, когда Борман, Ловелл и Андерс, сломленные усталостью, внезапно заснули все одновременно».
Мы видим, что суточный ритм может уступить место двухсуточному. Но это в особых условиях. Для этого человека надо лишить нормальной смены дня и ночи и всех ориентиров, по которым он определяет время. На чем основан этот новый ритм, почему он равен 48 часам, а не 60 или 72, пока не выяснено. Но хорошо известно, что в обычных обстоятельствах он не проявляется. Если человек не живет в изоляции, ритм его сна и бодрствования тяготеет к суткам.
По суточному ритму живут не только цыплята или мышата, отлученные от родителей, но и выделенные из организма живые ткани. Однако наследственность у всех разная, поэтому, сохраняя в принципе суточную периодичность, биоритмы могут отличаться по фазе. Одному больному подсадили к его собственному сердцу донорское, и оказалось, что ритм сокращений у этих сердец разный. Фазы были сдвинуты на два с четвертью часа, и заставить биться в унисон оба сердца удалось не сразу.
КРИТИЧЕСКИЕ ДНИ
Очень часто адаптация организма к новым условиям существования — понятие, которым охотно пользуются в наш век, — означает не что иное, как изменение биоритмов. Процесс этот длится всегда, ведь среда обитания меняется беспрерывно. Осенью холодает, а весной теплеет, это естественно. Но бывает, осенью теплеет, а весной холодает, и тогда организм испытывает нагрузку — непредусмотренную перемену внешнего давления, температуры, влажности.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34