Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом

Я рискую показаться заезженной пластинкой, но тем не менее повторю: мы – это то, что мы едим. За последние пятнадцать лет соотношения стабильных изотопов Углерода, Азота и Серы стали частью исследований, посвященных изучению питания и здоровья людей. Одно из таких еще в 2007 году проводили Б. Бухардт, В. Банч и П. Хелин. В нем сравнивались соотношения изотопов в обрезках ногтей, собранных у сообщества инуитов в северной Гренландии (восемьдесят два образца) и у группы, живущей в Дании, в том числе у нескольких гренландцев, переселившихся туда¹⁹. Изотопные соотношения всех трех элементов сильно коррелировали друг с другом и заметно различались у двух групп (см. рис. 10.3).

Как и ожидалось, у инуитов, чья диета богата рыбой и морскими млекопитающими, значения всех трех показателей были высокими, тогда как у жителей Дании (будь то датчане или гренландцы) они оказались гораздо ниже, поскольку в их диете было больше овощей и травоядных животных. У двух датских веганов наблюдался самый низкий уровень Азота – отражение чисто растительной диеты без концентрации более тяжелого изотопа, характерной для животных.

Рис. 10.3. Корреляции ¹³C и ¹⁵N,³⁴S и ¹³C и ³⁴

S и ¹⁵N у выборки инуитов из северной Гренландии, гренландцев, переехавших в Данию, коренных датчан и двух датчан-веганов, полученные Бухардтом и др. (2007) по образцам ногтей. Обратите внимание, что у гренландцев, переехавших в Данию, соотношения полностью совпадают с коренными датчанами – так проявляется преобладающее влияние диеты. Например, у гренландцев, которые едят в основном рыбу и хищных морских млекопитающих, значения ¹⁵N и ¹³C высоки, в то время как у датчан-веганов они оказываются одними из самых низких, как и ожидалось при растительной диете. Напомним, что растения избирательно усваивают более тяжелые изотопы, а животные концентрируют в своих телах более тяжелый ¹⁵N

Исследователи даже показали, какой эффект на соотношение изотопов в организме оказывают диетические вмешательства в реальном времени. Они на двадцать восемь дней перевели четырех добровольцев, двух мужчин и двух женщин, с их обычной диеты, в которой преобладали C3-растения и животный белок, на диету, богатую C4-растениями и белком, получаемым из морепродуктов, и обнаружили отчетливые изменения в прядях волос испытуемых, поскольку новая диета «перезагрузила» изотопные соотношения: соотношение ¹³C/¹²C изменилось на +0,85–0,90 %, а соотношение ¹⁵N/¹⁴

N – на +0,15–0,22 % процента в одной пряди волос по мере ее месячного роста.

Еще один интересный пример того, насколько сильно изотопные соотношения зависят от диеты и состояния организма, – изменение изотопного соотношения Азота, происходящее в случаях недостаточного поступления пищи (особенно белка). Этот эффект был впервые отмечен в экспериментах на животных: у только что вылупившихся перепелов, которых держали на строгой диете, соотношение ¹⁵N/¹⁴N было на +0,19 % выше, чем у их братьев и сестер, которым разрешалось есть столько, сколько они хотели²⁰, – поскольку организм, ограниченный в еде, разрушал собственные белки и выделял отходы, обогащенные легким изотопом. Этот эффект впоследствии наблюдался у больных анорексией, начинавших программу восстановления: в образцах волос виден систематический градиент от кончиков (от момента, предшествующего входу, «самый болезненный» период) к корням («самое здоровое» время до выхода из программы восстановления).

Яркая иллюстрация – ежемесячное взятие проб у беременной, страдавшей от тяжелой утренней тошноты в первом триместре. Она похудела на 5,5 кг, но ко времени рождения ребенка выздоровела, и вес увеличился на 8 кг по сравнению с первоначальным. В период утренней тошноты соотношение изотопов Азота в ее организме резко поднялось на целых +0,10 %, а затем снизилось до –0,16 %, поскольку ее вес восстановился, когда она достигла полного срока вынашивания (см. рис. 10.4)²¹.