Некоторые тропические животные научились избирательно охлаждать мозг с помощью хитрого теплообмена через сеть кровеносных сосудов: охлажденная венозная кровь из поверхностных вен забирает тепло у поступающей от сердца горячей артериальной крови. Но природа не одарила приматов такой системой охлаждения. Нет у обезьян ни большой носовой полости, ни огромной пасти (правда, в этом направлении движутся павианы). Зато приматы по крайней мере, некоторые из них хорошо умеют потеть.
Познакомимся поближе с потовыми железами, которые делятся на два типа: апокриновые и эккриновые. Апокриновые железы находятся глубоко в коже, их протоки открываются в волосяную воронку (углубление в коже, где расположен корень волоса). Эти железы производят густой и пахучий пот. Эккриновые железы поменьше, расположены ближе к поверхности кожи и не связаны с волосяными луковицами. Выделяемый ими пот на 99 % состоит из воды{2}.
Любопытно вот что. У большинства зверей эккриновые железы есть только на стопах, включая соприкасающуюся с землей поверхность пальцев. Полагают поэтому, что первоначальная функция этих желез заключалась в смачивании трущихся частей для лучшего сцепления. Покрытая волосами шкура млекопитающих содержит апокриновые железы, которые создают сигнальный или привлекающий половых партнеров запах. Некоторые животные, правда, используют апокриновые железы для охлаждения. Особенно преуспели в этом лошади, а также коровы, овцы, верблюды.
Удивительное исключение приматы. Как и у прочих млекопитающих, у всех обезьян эккриновые железы имеются на ладонях и стопах. У цепкохвостых обезьян Южной Америки эккриновыми железами снабжена голая трущаяся поверхность хвоста, а у шимпанзе и горилл они есть на костяшках пальцев, на которые эти приматы опираются при ходьбе. Но этими участками кожи «эккриновая территория» приматов не исчерпывается у обезьян Старого Света эти железы есть по всему телу. У низших обезьян типа мартышек на большей части шкуры соотношение эккриновых и апокриновых желез составляет 50:50. У человекообразных эта пропорция уже 3:2 в пользу эккриновых желез. И наконец, убедительная победа эккриновых желез у человека почти 100 %. Апокриновые железы у нас остались только в подмышках, паху, вокруг сосков и в ушах. Остальная часть человеческой кожи покрыта большим количеством эккриновых желез, которых у человека примерно 3 млн или даже, по некоторым оценкам, до 5 млн{3}.
Любопытный факт: у человеческого плода в пять шесть месяцев апокриновые железы покрывают все тело, как у обезьян, но затем большинство их исчезает{4}. Ну и где ваша неотения?
В подмышках у человека сосредоточены многочисленные апокриновые, эккриновые и сальные железы, образующие так называемый подмышечный орган. Такой же есть у горилл и шимпанзе, но отсутствует у других обезьян.
Зачем нам эккриновые железы? Чтобы без устали выделять водянистый пот. Чем выше температура, тем активнее работа желез. Исключение составляют потовые железы на ладонях и стопах, которые реагируют на наши эмоции (вспомним выражение: «Ладони вспотели от испуга»). А наш лоб и подмышки потеют и при нагреве, и при переживаниях{5}.
На каждом квадратном сантиметре лица человека находится порядка 270 потовых желез. На остальном теле 160 на см2. Но выше всего их концентрация на подошвах{6} в среднем 620 на см2.
Конечно, другие приматы тоже способны потеть. Однако у человека эта способность доведена до максимума. Его железы производят больше пота, чем железы любой другой обезьяны.
Некоторые авторы уверенно заявляют о том, что по количеству потовых желез люди рекордсмены среди обезьян. Например, антрополог Дэниел Либерман из Гарварда утверждает, что плотность эккриновых желез у человека вдвое выше, чем у шимпанзе{7}. Ссылается он, правда, на работу Монтаньи и Юна 1963 года, где таких выводов и вообще данных по числу потовых желез у шимпанзе мне найти не удалось Авторы всего лишь пишут, что эккриновые железы у этих обезьян многочисленны, а плотность их сильно варьирует{8}. Очень полезно иногда не верить авторам на слово и читать первоисточники!
Добавлю, что потливость наших волосатых родственников изучена не слишком хорошо. У разных исследователей приведены разные цифры. В экспериментах Питера Хили{9} при нагреве воздуха до 40 °C два шимпанзе выделяли не больше 80 г пота с 1 м2 кожи в час. Для бабуинов этот же показатель достиг почти 100 г. В других опытах, проведенных в 1993 году{10}, с головы павиана гамадрила выделялось 329 мл/м2 в час, а с кожи груди 185 мл/м2 (плотность пота близка к единице, т. е. 1 мл весит примерно 1 г). Это уже близко к человеческим показателям! Обратите внимание, что павианы, как и человек, живут не в лесу, а на открытой местности. Возможно, поэтому и потеют они гораздо обильнее шимпанзе.
Добавлю, что потливость наших волосатых родственников изучена не слишком хорошо. У разных исследователей приведены разные цифры. В экспериментах Питера Хили{9} при нагреве воздуха до 40 °C два шимпанзе выделяли не больше 80 г пота с 1 м2 кожи в час. Для бабуинов этот же показатель достиг почти 100 г. В других опытах, проведенных в 1993 году{10}, с головы павиана гамадрила выделялось 329 мл/м2 в час, а с кожи груди 185 мл/м2 (плотность пота близка к единице, т. е. 1 мл весит примерно 1 г). Это уже близко к человеческим показателям! Обратите внимание, что павианы, как и человек, живут не в лесу, а на открытой местности. Возможно, поэтому и потеют они гораздо обильнее шимпанзе.
В тропическом лесу, конечно, тоже бывает жарко, но все же воздух не прогревается так, как на просторах саванн. В джунглях, как правило, нет сильного ветра, там высокая влажность, а кроны деревьев защищают от прямых солнечных лучей. Другое дело в саванне, где даже в тени, если такая найдется, температура растет за счет тепла, отраженного от земли и других поверхностей{11}. В саванне появляется ветер вы думаете, это облегчит участь животного? Представили себе приятный освежающий ветерок? Вот только если температура воздуха ВЫШЕ температуры тела, горячий ветер будет не охлаждать, а еще сильнее нагревать вас. Зато в саванне низкая влажность, часто ниже 50 % хорошие условия для испарения, а значит, для охлаждения с помощью пота.
Еще один вид саванных обезьян сродни нам по потливости: мартышки-гусары. Они не только живут на открытой местности, но и приобрели репутацию самых шустрых приматов. Даже их самки, нагруженные детенышами, способны долго и быстро бегать. Как же мартышки-гусары выживают в саванне, где температура воздуха днем может превышать 36 °C?
В 1980 году биологи из Гарварда поставили ряд опытов на ручном самце мартышки-гусара{12}. Обезьянку, обвешанную термодатчиками, приучили мчаться по беговой дорожке на скорости до 16 км/ч. Когда температура воздуха доросла до 53 °C, обезьяна потела с интенсивностью 300 мл/м2 в час! Рекорд среди обезьян, и это, возможно, не предел.
А что у человека? По одним данным, уровень потения людей колеблется в пределах 366884 г/м2 в час2. Другие приводят цифру до 1000 г с 1 м2 и до 3 л в час с человека, правда, только короткое время при интенсивной работе. Обычно человек выделяет от 1 до 2 л пота в час[11]{13}.
Ближайшие наши конкуренты по потению не обезьяны, а ослы и верблюды, но и они вдвое уступают человеку.
Впрочем, дело не только в количестве выделяемой жидкости. Чтобы остывать эффективнее, нужно:
чтобы воздух свободно циркулировал у поверхности кожи;
большое число кровеносных сосудов под кожей, чтобы быстрее охлаждалась кровь;
наконец, хорошо бы, чтобы вода испарялась прямо с поверхности тела, забирая у него тепло.
А как же иначе, спросите вы? Но если животное покрыто волосами, то пот пропитывает шерсть и испаряется с волос, охлаждая не столько тело, сколько окружающий воздух. В этом случае эффективность потения снижается. Кроме того, шерсть создает вблизи кожи слой относительно неподвижного воздуха, препятствуя теплообмену с окружающей средой и замедляя испарение.
Любопытный эксперимент провел в середине XX века физиолог Кнут Шмидт-Нильсен. Он показал, что, если верблюда постричь, тот теряет воду в два раза быстрее{14}.
Эврика! Наши предки и лишились шерсти, чтобы эффективнее потеть. Одним из первых эту мысль кратко сформулировал в 1955 году антрополог Карлтон Стивенс Кун{15}, полагавший, что исчезновение волос позволило ветру лучше охлаждать человеческую кожу в сухих жарких условиях. Сходную идею выдвинул в 1964 году другой американский антрополог, Уэстон Ла Барр. Тогда в журнале Current Anthropology вышла статья Чарльза Хоккета и Роберта Эшера, которые представили читателям свой взгляд на процесс становления древнего человека. Важную роль, по их мысли, в эволюции предков Homo сыграла охота. Авторы развивали знакомую нам «одежную» гипотезу исчезновения шерсти. Хоккет и Эшер, кстати, предположили, что одежда первоначально служила не для согрева, а для переноски орудий (!) и развилась из «лиан, которые древние гоминиды обвязывали вокруг своего торса»{16}.