2
Что такое свет и почему он важен?
Свет – первый из художников. Нет в мире вещи столь отвратительной, что свет не смог бы сделать ее прекрасной.
Наука о свете и ее история – увлекательный и весьма загадочный предмет, дающий ученым пищу для размышлений уже две с лишним тысячи лет. Понять природу света пыталось немало выдающихся умов, и даже сегодня границы темы продолжают расширяться.
Захватывающую хронологию связанных со светом открытий мы рассмотрим немного позже, но для начала давайте зададим себе вопрос: почему свет важен? Ответ кажется очевидным, но все же попробуйте над ним задуматься. Оглянитесь вокруг и посмотрите, что может функционировать без света. Свет нужен вашим комнатным растениям для того, чтобы осуществлять фотосинтез. Свет нужен вам самим, чтобы ваша кожа вырабатывала витамин D. Солнечный свет нужен солнечным панелям на крыше дома, чтобы в душевой и в трубах отопления была горячая вода. В сущности, на фундаментальном уровне свет управляет всеми биологическими процессами. Солнце, этот висящий в небе раскаленный огненный шар, питает энергией все без исключения экосистемы на Земле. Представьте, каким был бы наш мир без солнца. Растения увянут и погибнут, травоядные животные лишатся полноценной пищи, вслед за ними пищи лишимся мы… и так далее.
Но у других видов света тоже есть своя сила. В древние времена одним из величайших открытий человечества стал огонь: обнаружив практическую пользу огня, люди смогли готовить мясо добытых на охоте животных, обеспечивать себя теплом, отгонять хищников, а также, что немаловажно, изготавливать с помощью огня инструменты, которые помогали им в повседневной жизни. Переходя на новые ступени развития, люди начали воспринимать огонь как символ: убаюкивающее тепло сообщало им, что пора ложиться спать, рассеивало темноту и создавало чувство безопасности. Во всем мире существуют фестивали света, от Дня святой Люсии в моей родной Швеции до праздника Дивали в индуистском календаре, – они символизируют свет духовного просвещения и изгнание зла. Рождество, конечно, викторианское изобретение, но и его не случайно празднуют в самое темное время года.
Не стоит забывать и о других источниках естественного света – луне и звездах. Наши предки воспринимали небесные тела не только как всемогущие природные механизмы, управляющие течением жизни на Земле, но и как своих божественных спутников. В языческих религиях они нередко представали в виде таинственных небесных странников. Когда светила скрывались из вида, первобытные люди пугались и совершали ритуальные жертвоприношения, умоляя их вернуться. И боги света милостиво возвращались на следующий день или в следующем месяце, чтобы одарить людей своим благодатным сиянием. Звезды имели огромное значение для путешественников: они помогали им не сбиться с пути ночью.
В природе мощное гравитационное притяжение Луны управляет приливами и влияет на всю фауну и флору океана. Наш ежемесячный календарь опирается на четыре фазы Луны; кроме того, издавна принято считать, что сила приливов управляет общим движением жидкостей в человеческом организме, например менструальные циклы у женщин могут быть связаны с лунными фазами. Считается, что свет полной Луны оказывает мощное гипнотическое воздействие на людей и животных. Собаки и волки воют на Луну, лунные культы проводят в честь этого светила свои ритуалы. Исследование, сопоставившее поведение домашних животных с фазами Луны, выявило, что владельцы собак и кошек намного чаще обращаются в ветеринарные клиники в периоды, когда Луна достигает наибольших размеров[1].
Свет управляет многими нашими активностями, но самое большое значение для людей и животных имеет контраст между ярким светом дня и бархатной темнотой ночи. Разве мы могли бы заниматься своими делами, если бы не отличали день от ночи и не знали, когда пора засыпать, а когда просыпаться? Взглянув на младенцев с их нерегулярным режимом сна и бодрствования, мы поймем, что подстройка организма к суточному ритму не является врожденной – она развивается, когда мы синхронизируем наши внутренние системы с естественным циклом смены дня и ночи, сопровождавшим нас от начала времен.
Многие из вас наверняка слышали термин «хронобиология» и связанные с ним имена трех ученых – Джеффри Холла, Майкла Росбаша и Майкла Янга, которые получили Нобелевскую премию 2017 года за изучение циркадных ритмов. Суть их открытия заключается в том, что каждая клетка имеет внутренний часовой механизм, согласно которому химическая организация клеточных молекул совершает циклические колебания. Полустабильные ритмы называются циркадными от латинских слов circa, «около, кругом» + dies, «день». Эти ритмы буквально витают в воздухе, поэтому огромному количеству слабо связанных друг с другом биологических реакций нужна строгая координация, иначе они породят хаос, словно сборище музыкантов-любителей без квалифицированного дирижера. Кто же руководит этим клеточным оркестром и синхронизирует триллионы реакций? Наш старый приятель, солнце. Солнечный свет, поступающий через глаза, подает сигнал главному хронометру, расположенному внутри мозга, – супрахиазматическому ядру. Под действием поступающего извне света эта группа нейронов запускает множество функций организма. До чего удивительная вещь!
Итак, свет – это энергетический и временной маркер, задающий определенный ритм дня, своего рода органические часы без стрелок. Разные уровни освещенности безошибочно программируют наши биологические системы на разные виды активности. Чередование дня и ночи – один из основополагающих биологических ритмов. Оно уверенно возвращает циклы вашего организма к базовым настройкам и показывает, когда пора спать, а когда работать.
Чтобы изучить роль дневного света в программировании биологических систем и проверить, что произойдет при отсутствии естественного цикла смены дня и ночи, люди провели ряд экспериментов. В 1965 году в ходе эксперимента, изучавшего влияние на людей изоляции и световой депривации, в глубоких пещерах близ Ниццы поселились два спелеолога, Джози Лорес и Антуан Сенни. Они должны были жить в отдельных пещерах, куда не проникал дневной свет, не пользоваться часами и сообщать о своих реакциях на окружающую среду ученым, остававшимся на поверхности. Лорес вышла из своей пещеры через 88 дней, 12 марта, но отметила эту дату как 25 февраля, а у Сенни, который провел под землей 126 дней, периоды сна растягивались до 30 часов и сопровождались полной утратой чувства времени. Лишившись естественного чередования светлого и темного времени суток, оба обнаружили, что циклы сна и бодрствования у них быстро расшатались, а ощущение времени полностью разрушилось. Позднее, в эксперименте 1995 года, итальянский социолог Маурицио Монтальбини провел в пещере под землей в общей сложности 366 дней, но, когда он вышел на поверхность, в его записях было отмечено, что прошло только 219 дней. Еще больше интереса вызвал выработавшийся у него новый режим сна и бодрствования: из 48 часов он 36 часов бодрствовал и 12 часов спал. Таким образом, очевидно, что в отсутствие естественной смены дня и ночи настройки наших внутренних биологических процессов сбиваются.
Естественный свет также влияет на настроение. Проведенные в Университете Пенсильвании опыты на крысах, в ходе которых их надолго лишали света, показали, что «животные демонстрируют не только депрессивное поведение, но и нарушение работы тех участков мозга, активность которых, согласно имеющимся данным, угасает и у людей во время депрессии»[2].
Кроме того, сейчас нам известно, что свет играет решающую роль в течении сезонного аффективного расстройства (САР). Интересно, что возникновение САР связано с самыми первыми людьми – в те времена спячка считалась в какой-то степени полезной, особенно в период беременности, которая забирает много энергии. Некоторые исследователи полагают, что этот атавизм может объяснять, почему женщины страдают от САР больше мужчин. Однако исследования также показали, что недостаток света в зимнее время влияет на ту область мозга, которая вырабатывает серотонин, регулятор настроения, необходимый для психологического благополучия. (Считается, что у некоторых народов, в частности у исландцев, есть особый ген, помогающий им вырабатывать больше серотонина, чтобы пережить зиму![3])
Итак, естественный свет необходим нам, чтобы нормально функционировать, и также мы знаем, что он играет важную роль в работе нашего организма, – но что происходит, когда мы вводим в уравнение электрический свет?
Электричество – одно из величайших изобретений современности, лежащее в основе многих инноваций, которые мы привыкли воспринимать как должное. Но представьте, какой небывалой диковинкой оно было всего сто лет назад! В гостиничных номерах приходилось вешать инструкции, чтобы неосведомленные гости не пытались зажечь новые лампочки спичками. Однако перед сном сбитые с толку постояльцы все равно пытались задуть лампу, как свечу. Поначалу электрические лампы использовали для освещения больших открытых городских пространств. Одним из первых таких мест стала площадь Согласия в Париже – полиция надеялась, что яркий свет поможет остановить разгул преступности. Старейшие системы домашнего электрического освещения появились всего сто лет назад и стоили тогда целое состояние, но вы вполне можете представить, как сильно они изменили жизнь людей: больше никаких тлеющих углей и смертельно опасного угарного газа, не нужно постоянно выгребать золу и чистить извилистые дымоходы.
Безусловно, появление электрического света – особенно его массовое распространение на Западе начиная с 1930-х годов – изменило наш образ жизни. С появлением электрического света мы начали проводить больше времени в помещениях при искусственном освещении и, что особенно важно, начали посвящать больше времени работе. Все это можно считать признаками прогресса, пока мы не задумаемся о том, как электрическое освещение влияет на наши первобытные биологические процессы.
Многие исследования подтвердили, что электрический свет, при всех своих достоинствах, влияет на наш сон. Опубликованное в 2013 году в журнале Current Biology исследование, в ходе которого группа участников неделю жила в палатках под открытым небом без всякого искусственного освещения, а затем еще неделю жила в тех же условиях, но на этот раз пользуясь электрическим светом, показало крайне интересные результаты. «Электрическое освещение и искусственная среда сопряжены с сокращением потребления солнечного света в течение дня, более продолжительным потреблением света после захода солнца и сдвигом циркадных ритмов… Кроме того, мы обнаружили, что в условиях, когда доступен только естественный свет, внутренние циркадные часы синхронизируются с солнечным временем – таким образом, начало внутренней биологической ночи наступает на закате, а ее окончание – до пробуждения человека, сразу после восхода солнца». Что еще более интересно, команда исследователей обнаружила, что уровень мелатонина – гормона, который вырабатывается в эпифизе (шишковидной железе мозга) и вызывает у нас сонливость, – по утрам медленнее снижался у тех, кто пользовался электрическим светом, поэтому они дольше чувствовали себя усталыми[4].
Может быть, вы считаете, что это не важно. Может быть, вы вслед за одним из изобретателей электрической лампочки Томасом Эдисоном думаете, что сон делает человека «нездоровым и нерасторопным». Что способность простой электрической лампочки создать целый новый мир, полный веселья и развлечений, работы и непрерывного движения вперед, стоит некоторых жертв со стороны человечества. Если так, вы не одиноки: это убеждение легло в основу многих достижений ХХ века, и сегодня развитый мир активен двадцать четыре часа в сутки, а резкий контраст между днем и ночью остается уделом менее продвинутых и менее перспективных культур. И если наши циркадные ритмы барахлят и выходят из строя – что ж, такова, вероятно, цена прогресса?
Однако факты показывают, что искусственное освещение сбивает с толку не только гигантское количество птиц и млекопитающих (согласно одному исследованию, в Северной Америке ежедневно погибает до десяти тысяч птиц – они врезаются в ярко освещенные офисные здания, принимая их за созвездия, по которым привыкли ориентироваться) – электрический свет влияет на сформировавшиеся в первобытные времена системы нашего организма сильнее, чем мы думали. Исследование, проведенное Гарвардской медицинской школой в начале 2000-х годов среди работавших посменно младших врачей, показало: чем больше у респондентов длинных смен, тем выше вероятность, что они смогут создать опасную ситуацию на дороге. Интерны, имевшие не менее пяти длинных смен в месяц, в два раза чаще засыпали за рулем своего автомобиля и в три раза чаще засыпали при остановке на красный свет, чем их коллеги, работавшие меньшее количество часов»[5].
Но врачи, дежурящие в больнице, – исключение, верно? У остальных все должно быть в порядке. Однако исследования обнаружили, что общее световое загрязнение тоже вносит свой вклад в подавление выработки мелатонина. Если вам нужны лишние доказательства того, что искусственный свет сбивает наши биологические ритмы, их не придется долго искать. Йоханна Мейер из медицинского центра Лейденского университета в Нидерландах провела эксперимент, показавший, что мыши, которых она вместе с коллегами подвергала круглосуточному воздействию света на срок до шести месяцев, демонстрировали ряд тревожных признаков: «Изучение мозговой активности животных показало, что постоянное воздействие света сократило нормальные ритмические паттерны в центральном циркадном стимуляторе головного мозга – супрахиазматическом ядре – на 70 %»[6]
Конец ознакомительного фрагмента.