Sapiens на диете. Всемирная история похудения, или Антропологический взгляд на метаболизм - Герман Понцер Страница 29

В 1950-х годах, примерно в то же время, когда ученые разрабатывали факторный анализ, Натан Лифсон, физиолог из Миннесотского университета, исследовал совершенно другой подход к расчету ежедневных энергетических затрат. Он был уроженцем Миннесоты и родился в «штате сусликов» ^[28] в 1911 году. Почти всю взрослую жизнь он провел в Миннесотском университете: в 1931 году получил степень бакалавра, в 1943 году — докторс кую и, кроме двухлетнего пребывания в Сан-Диего (где, по-видимому, научился ненавидеть солнечный свет и тепло), все остальные 15 лет научной карьеры провел в alma mater. Период обучения в аспирантуре совпал с крупными достижениями в области науки о метаболизме, сделанными Клайбером и его современниками, и поэтому, возможно, достаточно логично, что и Лифсон в итоге заинтересовался проблемой измерения ежедневных энергетических затрат.

Чтобы понять прорыв ученого, нужно начать с того, что наше тело, по существу, представляет собой большой бассейн с водой (около 65 % — это Н₂О). На самом деле, жидкость в организме человека подобна водоему с приливами и отливами. Атомы водорода и кислорода в нашем водном бассейне находятся в постоянном движении, они попадают в организм с едой и напитками и покидают его в виде мочи, кала, пота и выделений при дыхании.

На ранних этапах работы Лифсон выяснил, что у атомов кислорода в водном бассейне нашего тела есть альтернативный способ покинуть его. Когда во время процесса метаболизма какой-либо молекулы на основе углерода (см. Главу 2) образуется углекислый газ (СО₂), один из атомов кислорода в новой молекуле берется из воды, находящейся в организме. Затем этот атом выдыхается в виде СО₂. В целом, суть следующая: водород покидает организм в виде воды, а кислород может выходить него как вода или как углекислый газ.

Лифсон пришел к выводу, что, если бы он мог отслеживать скорость выхода атомов водорода и кислорода из тела, то вычислил бы скорость производства CO₂. А поскольку человек не может тратить энергию, не производя и не выдыхая углекислый газ (Глава 2), ученый понял, что, если бы он мог измерить скорость производства СО₂, то вычислил бы расход энергии. А самое главное, испытуемым не придется сидеть взаперти в метаболической камере. До тех пор, пока он мог отслеживать скорость потока водорода и кислорода с помощью случайного образца мочи, участники исследований могли делать все, что угодно.

Труднее всего было отследить атомы водорода и кислорода в форме воды. Лифсону пришла в голову идея использовать изотопы, которые являются атомами с нормальным числом протонов, но необычным количеством нейтронов. Например, у обычного кислорода восемь протонов и восемь нейтронов, тогда как у изотопа кислорода-18 — восемь протонов и десять нейтронов. Дейтерий — это изотоп водорода с одним нейтроном (у обычного водорода вовсе нет этих частиц). В воде, которую вы пьете каждый день, есть небольшое количество изотопов, и они не вредны. (Только некоторые изотопы радиоактивны: они испускают вредное излучение, когда распадаются на другие атомы.)

Работая с мышами, Лифсон использовал эти изотопы, чтобы отследить поток атомов кислорода и водорода, когда они покидали тело. Изотопы действовали точно так же, как обычные атомы кислорода и водорода в организме, но он мог использовать их в качестве индикаторов. Если бы дейтерии составлял 10 % водорода в «бассейне» тела испытуемого в понедельник и только 5 % в среду, это означало бы, что половина меченой воды покинула организм и уже была восполнена обычной. Затем он мог использовать эти измерения для расчета скорости потери атомов водорода. Разница между этими двумя показателями должна была отражать уровень производства углекислого газа. Исследования, проведенные Лифсоном на мышах, показали, что изотопные измерения полностью соответствуют производству CO₂, измеренному метаболической камерой.