Кости: скрытая жизнь. Все о строительном материале нашего скелета, который расскажет, кто мы и как живем

Вооружившись шестью различными типами холодного оружия — катаной, арабским скимитаром, волнистым клинком, коротким мечом самбуру, мачете и охотничьим ножом, — Левис принялся методично рубить коровьи кости, после чего анализировал повреждения. Мечи и ножи вызывали различные травмы, и по следам можно было определить размер, вес оружия и его размах. Если вкратце, то следы от мечей были широкими и глубокими, с характерными повреждениями сбоку от основного пореза. Какими бы острыми они ни выглядели, мечи оставляли после себя месиво, больше напоминающее травму от удара тупым предметом, чем ровный разрез. Раны от ножа были менее глубокими и с V-образным сечением, что соответствует лезвиям, которые обычно вонзают острием вперед.

Точно так же я не могу утверждать, что кости способны показать чей-то биологический пол. Наш разум и восприятие самих себя являются такой же частью нашей биологии, как и кости, и, утверждая, что человек являлся мужчиной или женщиной, основываясь лишь на анатомии его скелета, мы полностью стираем то, что он мог бы сам про себя сказать. Таким образом, скелет может показать нам лишь остеологический пол — то есть дать понять, основываясь на форме определенных костей, было ли данное тело мужским или женским с точки зрения физиологии

Кости не могут обходиться без физической активности. Перестаньте двигаться, и это непременно скажется на них. Они начнут разрушаться, выделяя кальций в кровоток и затем в мочу, не говоря уже о том, что из-за снижения прочности они станут гораздо больше подвержены переломам. Нам уже известно, что космонавты в невесомости сталкиваются с этой проблемой. Орбитальные станции, по сути, находятся в свободном падении, совершая витки вокруг нашей планеты, и обследование обитателей станции «Мир», например, показало, что каждый месяц они теряли от одного до двух процентов своей костной массы. И это лишь средний показатель. Известно, что некоторые космонавты за полгода, проведенные на орбите, теряли до 20 % костной массы. Это огромное изменение для организма, которое станет серьезной проблемой для всех, кто захочет собственноручно исследовать Красную планету. По оценкам НАСА, полет на Марс займет порядка девяти месяцев. Давайте представим, как астронавты готовятся впервые ступить на поверхность другой планеты. Долгие дни, проведенные в металлической трубе, несущейся сквозь ледяную пустоту, они ждали этого момента. Надев скафандры, астронавты проверяют их герметичность, чтобы защитить себя от чужеродной среды, в нетерпении перескакивают через последний обруч лестницы посадочного модуля и спрыгивают на поверхность. Их первые слова на Марсе могут оказаться не совсем поэтичными. Они могут вскрикнуть или выругаться от боли, когда их ослабленная невесомостью малая берцовая кость надломится от удара.
Существует как минимум одно животное, которое легко обходит эту проблему. Если бы НАСА могло вести подготовку медведей для исследования космоса, то наверняка не упустило бы такой возможности.
Медведи знают, чем лучше всего заниматься зимой. Они не идут кататься на лыжах. Они не расчищают лопатой подъездную дорогу к дому. Они делают то, что хотелось бы и мне: забиваются в укрытие, чтобы проспать все холода. И с учетом того, что мы знаем о костях, которым для самовосстановления требуется движение, можно было бы подумать, что медведи должны выбираться из своих берлог ослабленными и хрупкими, отчаянно нуждающимися в физической нагрузке после столь длительной спячки. На деле же происходит совсем иначе. Химические процессы, протекающие в организме медведей, сохраняют их скелет здоровым, даже пока те спят месяцы напролет. Проведенное в 2015 году биологом Меган МакГи-Лоуренс вместе с коллегами исследование 13 черных медведей показало, что в организме медведей во время спячки замедляются процессы как образования новой костной ткани, так и разрушения старой. Одним из главных виновников этого является белок под названием CART. Во время спячки уровень этого белка у медведей может подскакивать в целых 15 раз, что значительно ограничивает количество кальция, уносимого с кровью из костей. Одновременно в организме впавших в спячку медведей уменьшается концентрация двух других белков, участвующих в формировании костной ткани: BSALP и TRACP. Эти изменения позволяют медведям добиться нового внутреннего равновесия. Организм медведя становится закрытой системой – количество кальция в нем во время спячки не увеличивается и не уменьшается. Возможно, эти механизмы станут основой для решения проблемы с костями у будущих космических путешественников. Возможно, подход, применяемый медведями, позволит исследователям преодолеть остеологическое препятствие для длительных космических перелетов.

Коллаген составляет порядка 90 % костной ткани, однако сам по себе не может обеспечить нужную плотность. Убедиться в этом можно с помощью простейшего домашнего научного эксперимента: замочите куриные кости в уксусе примерно на три дня, и они станут настолько податливыми, что вы сможете завязать их в узел. Уксусная кислота разрушает содержащиеся в кости минералы, оставляя лишь эластичный коллаген. Если бы мы попытались пройтись с таким скелетом, то нас сразу же начало бы клонить в стороны, если бы мы вообще смогли встать на ноги. И тут в дело вступает второй важнейший компонент кости. Минерал гидроксиапатит добавляет к гибкости коллагена прочность, составляя примерно 70 % веса костной ткани, хотя и присутствует в относительно меньшем количестве, чем коллаген. Впрочем, в избытке гидроксиапатит нам точно не нужен. Если удалить из кости весь коллаген, то она превратится в хрупкий кусок камня, рассыпающийся в пыль от малейшего удара.