С древнейших времен врачи заменяли утраченные конечности неудобными деревянными палками и чурками. В ходе промышленной революции и после нее распространились и металлические протезы. Изувеченные солдаты, вернувшиеся с Первой мировой войны, иногда даже носили съемные оловянные лица-маски, которые, по крайней мере, позволяли калеке пройти через толпу, не привлекая любопытных взглядов. Но никому не удавалось интегрировать металл или древесину в живое тело – а это было бы идеальным решением. Иммунная система отторгала все подобные протезы, из чего бы они ни были сделаны – из золота, цинка, магния или хромированных свиных мочевых пузырей. Бранемарк, будучи специалистом по крови, отлично знал, почему так происходит. Как правило, множество клеток крови окружает инородное тело и обволакивают его нитями гладкого волокнистого коллагена. Такой механизм – блокирование чужеродной субстанции и препятствование ее просачиванию – хорошо работает, например, если вас случайно ранили дробью на охоте. Но кровяные клетки не слишком смышленые и не могут различать вредные и полезные инородные тела. Уже через несколько месяцев после имплантации любые протезы покрывались коллагеном и начинали выскальзывать или обламываться.
Это происходило даже с металлами, участвующими в нашем метаболизме, – например, с железом. Что уж говорить о титане, ведь наш организм не нуждается даже в следовых количествах этого металла; конечно, титан нисколько не походил на вещество, которое устроит нашу иммунную систему. Но Бранемарк обнаружил, что по какой-то причине титан словно гипнотизирует кровяные клетки: он не вызывает ровно никакого иммунного ответа и обманывает даже остеобласты, клетки, отвечающие за формирование костной ткани. Титан прикрепляется к ним, как будто между настоящей костью и этим элементом № 22 нет никакой разницы. Титан способен полностью интегрироваться в человеческое тело, обманывая наш организм ради его же блага. С 1952 года этот металл повсеместно используется при имплантации зубных протезов, навинчиваемых пальцев и искусственных суставов. Например, именно такой бедренный сустав имплантировали моей матери в начале 1990-х.
Из-за крайне неудачного стечения обстоятельств моя мама еще в молодости заболела артритом, который уничтожил ее бедренные хрящи. Из-за этого кость крутилась в суставе, как пест в зазубренной ступе. В возрасте тридцати пяти лет ей пришлось полностью заменить сустав. Вместо него ей поставили титановый стержень с шариком на конце, бивший как железнодорожная шпала по отпиленной берцовой кости. На другом конце стержня было гнездо с резьбой, ввинченное ей в тазовую кость. Через несколько месяцев она впервые за долгие годы смогла ходить без боли, а я счастливо всем рассказывал, что ей сделали такую же операцию, как и Бо Джексону[101].
К сожалению (может быть, из-за маминой слишком активной деятельности в качестве воспитательницы в детском саду), проблемы с первым протезом возобновились уже через девять лет. Боль и воспаление вернулись, и мама вновь попала в руки хирургов, которые вскрыли ей ногу. Оказалось, что пластиковый компонент внутри искусственного бедренного гнезда начал крошиться, и мамин организм исправно атаковал пластиковые осколки и ткани вокруг них, покрывая все коллагеном. Но титановое гнездо, установленное в бедре, не подвело. На самом деле, его даже пришлось выломать, чтобы вставить в кость новый титановый элемент. Хирурги из клиники Майо объявили маме, что она была самой молодой их пациенткой, которой пришлось дважды протезировать бедро, и подарили маме то гнездо, которое раньше сидело у нее в кости. Мама по-прежнему держит этот подарок дома в конверте из оберточной бумаги. Имплантат размером с теннисный мяч, разрезанный пополам; и даже сегодня, через десять лет, кусочки белой костной ткани намертво сидят в сером титане.
Еще более сложными органами, нежели иммунная система, являются наши органы чувств – органы осязания, вкуса, обоняния. Они служат для связи между нашими физическими телами и разумом. Но сегодня уже известно, что чем сложнее устроена биологическая система, тем больше неожиданно уязвимых мест в ней найдется. Оказывается, что героическая «ложь во спасение», на которую идет титан, – это исключение из правил. Мы доверяемся нашим органам чувств, чтобы получить объективную информацию о мире и защититься от опасностей. Тем большее смятение и даже страх мы испытываем, когда убеждаемся, насколько наивны наши органы чувств.
Осязательные рецепторы у вас во рту предупредят вас, что необходимо выплюнуть ложку с горячим бульоном, прежде чем вы обожжете язык. Но оказывается, что в перце чили и соусе сальса содержится вещество капсаицин, раздражающее те же самые рецепторы. Перечная мята освежает полость рта потому, что ментол воздействует на холодовые рецепторы. Вы даже вздрагиваете, как будто вам в рот ворвался арктический ветер. Химические элементы вытворяют подобные фокусы с запахом и вкусом. Если вы высыплете на себя мельчайшую щепотку теллура, он будет несколько недель вонять, как самый едкий чеснок, и люди даже через несколько часов безошибочно поймут, что вы заходили в комнату. Еще более странно, что бериллий, элемент № 4, на вкус напоминает сахар. Люди нуждаются в сахаре больше, чем в каком-либо другом питательном веществе, поскольку он быстро дает нам энергию, необходимую для жизни. Казалось бы, спустя тысячелетия поисков пищи человек обладает всем необходимым для обнаружения настоящего сахара. Но бериллий – бледный тугоплавкий нерастворимый металл с мелкими атомами, которые ничуть не походят на кольцевые молекулы сахара, тем не менее раздражает те же вкусовые рецепторы, что и сахар.
Это «притворство» может показаться даже забавным. Но бериллий сладок только в микродозах, а в сколь-нибудь заметных количествах очень токсичен[102]. По некоторым оценкам, до десяти процентов представителей человеческого рода обладают гиперчувствительностью к так называемому острому бериллиозу, напоминающему по своим проявлениям аллергию на арахис. Но и оставшиеся девяносто процентов могут серьезно повредить легкие, вдыхая бериллиевый порошок. Из-за этого развивается химическая пневмония, как и при вдыхании порошкообразного кремния. Это свойство бериллия обнаружил один из величайших ученых всех времен и народов, Энрико Ферми. В молодости самоуверенный Ферми использовал бериллиевый порошок в экспериментах с радиоактивным ураном. Бериллий отлично подходил для этих опытов, поскольку при смешивании с радиоактивной породой он замедляет частицы, испускаемые ураном. Более того, бериллий не дает частицам просто так разлететься в стороны, а отражает их обратно в кристаллическую решетку урана.
В результате высвобождается еще больше частиц. Позже, переехав из Италии в США, Ферми поднаторел в проведении этих опытов. Именно ему удалось создать первый ядерный реактор и запустить в нем цепную реакцию. Установка Ферми располагалась на теннисном корте Чикагского университета. К счастью, Ферми оказался достаточно умен, чтобы остановить эту реакцию. Но, пока Ферми укрощал ядерную энергию, неприметный бериллий подтачивал его здоровье. По неосторожности еще в молодости великий ученый слишком надышался этим химическим «кондитерским порошком». В возрасте пятидесяти трех лет Ферми умер от пневмонии, проведя последние дни подключенным к аппарату искусственного дыхания. Легкие Ферми были изорваны в клочья.
Бериллий может усыпить внимание людей, которые, казалось бы, должны разбираться в таких вещах. А все дело в том, насколько необычным чувством вкуса наделила нас природа. Некоторые из пяти вариантов вкуса мы различаем сравнительно уверенно. Вкусовые рецепторы, воспринимающие горечь, не дают нам проглотить еду, в особенности растительного происхождения, содержащую ядовитые соединения азота. Так, например, в яблочных зернышках есть цианиды. Рецепторы, воспринимающие вкус чабера (называемый также японским словом «умами»), реагируют на глютамат. Аминокислота глютамат входит в состав белков, поэтому данные вкусовые рецепторы узнают пищу, богатую белками. Но вот рецепторы, реагирующие на сладкое и кислое, довольно часто обманываются. Их может обхитрить не только бериллий, но и особый белок, содержащийся в ягодах и некоторых видах растений. Этот белок, метко названный миракулином, маскирует неприятную кисловатость этих растений и ягод, не изменяя при этом нюансов вкуса. Поэтому уксус из яблочного сидра по вкусу неотличим от яблочного сидра, а соус табаско кажется таким же, как маринара[103]. Миракулин оказывает такое действие, одновременно искажая ощущения рецепторов кислого и связываясь с рецепторами сладкого. В результате этого связывания рецепторы сладкого начинают остро реагировать на рассеянные ионы водорода (Н+), отщепляющиеся от кислот. По той же причине люди, случайно вдохнувшие пары соляной или серной кислоты, ощущают острую зубную боль, как если бы их насильно кормили сырыми, очень кислыми ломтиками лимона. Но, как доказал Гилберт Льюис, кислый вкус связан с наличием электронов и других заряженных частиц. На молекулярном уровне кислый вкус возникает, когда в наш вкусовой рецептор попадают ионы водорода. Наш мозг ассоциирует электричество (поток заряженных частиц) на языке с кислым вкусом. Алессандро Вольта, в честь которого была названа физическая единица «вольт», продемонстрировал эту связь еще около 1800 года в одном красивом эксперименте. Вольта попросил группу добровольцев встать цепочкой и ухватить соседа пальцами за кончик языка. Два человека, стоявших по краям цепочки, при этом положили руки на контакты батареек. В мгновение ока всем стоящим в цепочке людям показалось, что пальцы соседа кислые.
