Особенности строения головы и лица

Крупные размеры головы характерны для всех представителей арктического адаптивного типа, но в некоторых группах этот признак особенно выражен. В холодном климате больший объем мозга может обеспечивать организму некоторые преимущества при терморегуляции. Средний объем мозга велик у эскимосов, но особенно массивной головой отличаются представители коренных народов Таймыра — нганасаны и долганы.

Коренным северянам присущи также большие размеры лица. Тип лица, характерный для монголоидов, вообще рассматривался как адаптивный признак, который может дать преимущества при обитании в условиях холодного климата. Согласно этой точке зрения, уменьшенные надбровные дуги и лобные пазухи обеспечивают большую «обтекаемость», а более широкие и уплощенные части черепа в области глазниц и верхней челюсти способствуют отложению большего количества жировой клетчатки, служащей термоизолятором. Строго говоря, эта идея, высказанная в первой половине XX в. американским антропологом К. С. Куном, так и не получила серьезного подтверждения, но положенная в ее основу идея адаптивности расовых признаков, безусловно, ценна.

В параграфе 6.1 мы уже говорили о значении формы и строения носа в процессах температурной адаптации. Поскольку со снижением температуры и влажности среды обитания ширина носа в среднем снижается, у обитателей холодных сухих регионов можно ожидать наличия узкого носа (в Арктике температуры низки, а влажность, как правило, мала). Действительно, для представителей арктического адаптивного типа характерен узкий нос с выступающим переносьем. У эскимосов, в частности, и ширина носа, и значения носового указателя близки к нижним границам средних величин, отмеченных для современного человека. Нос такой формы обеспечивает не только согревание вдыхаемого воздуха, но и его увлажнение, что важно при повышенной сухости воздуха в высоких широтах.

Однако сформировавшиеся в далеком прошлом расовые признаки в данном случае оказывают негативное действие. Сравнительно с европеоидами, для монголоидов характерны относительно небольшие размеры носа, т. е. малая общая длина носовых ходов, обеспечивающих согревание поступающего извне воздуха. Сочетание очень низких температур с сухостью воздуха и сильными ветрами в Арктике создает слишком сильный эффект, противостоять которому не может организм даже высоко адаптированных коренных северян. Мерцательный эпителий слизистой оболочки полости носа часто повреждается, что ведет к широкому распространению инфекционных заболеваний придаточных пазух у представителей коренных народов Севера.

Соматотип (тип телосложения) у взрослых. Согласно экологическим правилам Бергмана и Аллена, в холодном климате преимущество получают группы, характеризующиеся укрупненными размерами и компактной формой тела. В терминах соматотипологии такой тип телосложения следует охарактеризовать как преимущественно мезоморфный.

Действительно, представители высокоширотных популяций заметно более мезоморфны по сравнению с представителями бореального адаптивного типа. В табл. 6.16 представлены данные, характеризующие представителей разных климато-географических групп. Мордва и коми-пермяки — обитатели зоны умеренного климата; коми-ижемцы и манси населяют субарктическую зону Западной Сибири; ненцы и эскимосы (инуиты) — коренное население Арктики. Видно, что по мере понижения средней температуры января показатели тучности (значения компонента эндоморфии) и относительной «вытянутости» тела (эктоморфия) снижаются, а выраженность костно-мышечного компонента (индекс мезоморфии) нарастает.

Таблица 6.16

Изменения соматотипов в зависимости от климатических условий у мужчин 20—30 лет.

• 1 Возрастная группа 17—75 лет. Источник: [Carter, Heath, 1990].
• 2 Средняя температура февраля -29,6°С.

Увеличение значений компонента эндоморфии в группе эскимосов (последняя строка таблицы) объясняется отличиями в возрасте. Характеристики соматотипа этой группы приведены по материалам Картера и Хит [Carter, 1990]: в их монографии даны средние показатели для возрастной группы 17—75 лет, тогда как наши материалы получены при обследовании мужчин 20—30 лет.

Наглядные различия в значениях компонента мезоморфии получены при обследовании северных индейцев и «белых» жителей поселков канадской Субарктики [Katzmarzyk Р. Т., 1999]. Мезоморфность коренных северян заметно выше, чем у европеоидов, живущих в одних с ними поселках (табл. 6.17).

Таблица 6.17

Компоненты соматотипа у коренного и некоренного населения канадской Субарктики (мужчины 20—29 лет) [Katzmarzyk, 1999].

Физиологические механизмы адаптации. Описанные варианты адаптации к холоду путем изменения состава тела и его пропорций можно охарактеризовать как проявления эволюционной тактики, направленной на сбережение тепла [Human Biology, 2000]. Это реализуется преимущественно за счет морфологических изменений.

Другой путь заключается в повышении теплопродукции. Он обеспечивается в основном физиологическими механизмами адаптации.

Тепловой баланс организма можно обсуждать в терминах основного обмена (базального метаболизма). Напомним, что под базальным метаболизмом понимается минимальный уровень выработки в организме энергии, достаточной для поддержания основных вегетативных функций: дыхания, кровообращения, температуры тела и т. п. Повышение уровня основного обмена может быть достигнуто различными способами.

Первый способ — это рост эффективности дыхания путем увеличения жизненного индекса легких (т.е. их объема относительно массы тела — мл/кг). К сожалению, полученные в различных выборках коренных северян данные весьма противоречивы [Kozlov, 2007]. Поэтому можно лишь осторожно заключить, что этот путь адаптации не исключен, но вопрос требует дальнейшего исследования.

Второй, гораздо лучше изученный физиологический механизм повышения уровня базального метаболизма, заключается в потреблении богатой белками и жирами пищи.

Основными субстратами окисления и поставщиками энергии для большинства людей служат содержащиеся в пище углеводы. Но в Арктике они, особенно в виде природных сахаров, были продуктом сезонным и редким. Соответственно, ослабевало давление отбора, направленного на поддержание разнообразия и высокой активности ферментов, расщепляющих сложные сахара (для усвоения каждого диили полисахарида требуется собственный фермент, продукция которого регулируется специфическим геном). Сниженное действие отбора привело к тому, что в популяциях коренного населения высокоширотных регионов сложился значительный процент индивидуумов с генетически обусловленной неспособностью к усвоению сахаров (табл. 6.18). Возможно, что ослаблению отбора способствовал и тот факт, что «арктическая гипоксия» может несколько затруднять усвоение углеводов (для их окисления требуется наибольшее количество кислорода), но, скорее всего, не влияет на усвоение белков.

Таблица 6.18

Частота генетически детерминированной неусваиваемости сахаров в группах коренного населения Арктики и у европейцев [Kozlov А., 2005].

Несмотря на малое биоразнообразие морской и наземной фауны Арктики, животные белки здесь доступны в больших количествах. Кроме того, фауна северных морей может обеспечить человека большим количеством наиболее концентрированных пищевых веществ — жиров. Это определило одно из направлений адаптации к экосистемам высоких широт: она шла по пути повышения эффективности усвоения наиболее доступных здесь питательных веществ, протеинов и липидов. На основе преимущественно белково-жировой диеты формировался уникальный «арктический» тип метаболизма.

Из данных табл. 6.19 видно, что при традиционном образе жизни эскимосов (инуитов) протеины и липиды обеспечивали равно высокий вклад в обеспечение организма энергией. В начале XX в. потребление белков у эскимосов было в три, а жиров — в полтора раза выше, чем у европейцев (при этом практически все протеины и липиды, потребляемые эскимосами, были животного происхождения); углеводы же поставляли организму коренных северян почти в семь раз меньше энергии, чем жителям Европы. Даже у современных эскимосов Чукотки энергетический вклад белков и жиров в 1,5 раза выше, чем при «углеводном» варианте питания жителей умеренной климатической зоны.

Таблица б. 7 9.

Вклад основных нутриентов в общую энергетическую стоимость пищи в диетах эскимосов и европейцев, % [Козлов, 2012].

Интермедия.

Потребление животных жиров и атеросклероз у коренных северян

В начале XX в. этнограф В. Г. Богораз отмечал: «Обычной пищей оленных чукоч является оленье мясо, приморских же чукоч — „морское мясо“, т. е. мясо морских млекопитающих. Надо сказать, что последнее вообще является излюбленной пищей всего чукотского народа, вероятно, потому, что оно жирнее… Оленные чукчи, не видя долгое время китового жира, проявляют крайнюю жадность к нему и готовы платить за него какую угодно цену. В весеннее время, когда к оленным чукчам приезжают торговцы с морского берега, начинается традиционное угощение и китовый жир, равно как и мясо морских млекопитающих, предлагается каждому как лучшее лакомство» [Богораз В. Г., 1991].

И в наши дни жиры остаются важным и любимым компонентом пищи северян. При оценке инуитами (эскимосами) Канады достоинств различных видов традиционной пищи, они постоянно подчеркивают содержание в них жиров: «не могу жить без ее сала» (о белухе); «дают нам жир» (о нарвале и ките); «жирная и вкусная» (об ондатре). О вяленом оленьем мясе один из респондентов сказал: «оно жесткое, мне нравится есть его с салом».

Казалось бы, поступление в организм громадных количеств жиров, характерных для традиционной «арктической кухни», должно приводить к возрастанию концентрации липидов в сыворотке крови. Особенно опасно повышенное содержание в крови холестерина. Этот липид не вступает в метаболические процессы в артериальной стенке и оказывает на нее прямое повреждающее действие, что приводит к развитию атеросклероза.

Оказалось, однако, что у потребляющих наибольшее количество животных жиров арктических морских зверобоев уровень холестерина сыворотки крови не выше, а часто даже ниже, чем у других жителей Арктики — таежных охотников и оленеводов [Козлов, 2012; Козлов, 2016]. Соответственно, распространенность атеросклероза у ведущих традиционный образ жизни северян также существенно меньше, чем среди «модернизированного» населения городов.

Разрешить этот парадокс смогли исследования, проведенные в последней трети XX в. [Kozlov, 2007].

Один из важнейших факторов, предотвращающих чрезмерное повышение концентрации липидов в крови — поступление в организм достаточного количества омега-3 полиненасыщенных жирных кислот (омега-3 ПНЖК). Омега-3 ПНЖК — растительного происхождения, но они в высокой концентрации скапливаются в жире морских рыб и млекопитающих. Потребление «жиров морского типа» ведет к изменению баланса фракций холестерина в пользу липопротеидов высокой плотности (ЛПВП). ЛПВП обладают значительно меньшим повреждающим действием на стенку сосудов по сравнению с липопротеидами низкой плотности (ЛПНП).

Низкий уровень холестерина сыворотки крови у эскимосов, алеутов, береговых чукчей исследователи связывают именно с преобладанием в их рационе омега-3 ПНЖК. При снижении доли мяса и жира морского зверя в рационе, отказе от традиционных блюд и увеличении в рационе доли покупных продуктов, у коренных северян нарушается благоприятное соотношение жирных кислот в составе липидов сыворотки крови, повышается опасность распространения атеросклероза в аборигенных популяциях [Shephard, 1996].

Потребление большого количества белковой пищи ведет к временному повышению температуры тела, а постоянное преобладание в диете протеинов и липидов приводит к стойкому возрастанию уровня основного обмена. В результате уровень базального метаболизма у коренных жителей высоких широт относительно высок. Согласно ряду исследований, у коренных северян он повышен на 8—20% по сравнению с обитателями умеренной климатической зоны, и на 5—8% превышает показатели европейцев, постоянно проживающих в Арктике [Shephard, 1996].

Специфический тип обмена веществ и, возможно, некоторое повышение интенсивности обменных процессов при дыхании приводят к повышению теплопродукции в организме представителей арктического адаптивного типа. Но чтобы успешно противостоять холодовому стрессу, следует не только поддерживать достаточно высокую температуру внутренних органов (хотя эта задача, конечно, является основной). Организм должен также избежать холодовых травм тканей периферических отделов, таких как кисти рук и стопы ног.

Один из механизмов, обеспечивающих эту способность у коренных северян, — повышение интенсивности кровоснабжения периферических (дистальных) отделов конечностей. В табл. 6.20 приведены данные одного из первых исследований, в котором была сопоставлена интенсивность кровотока в сосудах предплечья при охлаждении у эскимосов и американцев европейского происхождения. Видно, что интенсивность кровоснабжения предплечья и кисти у эскимосов на 45% выше, что обеспечивает поддержание более высокой температуры кисти и пальцев. В результате холодовые травмы у представителей арктического адаптивного типа возникают значительно реже, чем у мигрантов, приезжающих на Север.

Таблица 6.20

Интенсивность кровотока в сосудах предплечья и температура кисти при локальном охлаждении у представителей разных этнических групп.