Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом

Атом за атомом, это правда в прямом смысле слова: вы – это ваша еда. Атомы в ваших костях, зубах, эритроцитах, волосяных фолликулах и нейронах когда-то находились в бублике, стакане апельсинового сока или глотке свежего воздуха, вы проглатывали их или вдыхали в течение всей вашей жизни (или, возможно, на протяжении жизни вашей матери, но сегодня в вашем теле осталось очень мало ее атомов). Разумеется, все эти поглощенные атомы не останутся с вами на всю жизнь, иначе вы бы росли без ограничений. Некоторые выводятся из организма примерно в течение дня после того, как из них извлечены полезные компоненты и/или запасенная энергия, пошедшие во благо вашему организму. Другие встроены в структуры, которые служат дольше жизненного срока, – к таким, например, относится зубная эмаль. Третьи всасываются в органы или циркулирующие жидкости, время оборота которых варьируется от дней до десятилетий.

Эпителиальные клетки (кожи, кровеносных сосудов, слизистой оболочки кишечника и т. д., каждая из которых состоит примерно из 300 триллионов атомов) отслаиваются всего за пять дней, тогда как стромальные клетки (обнаруженные, например, в костном мозге, лимфатических узлах и яичниках) заменяются в среднем только раз в шестнадцать лет¹. В любой момент ваше тело состоит примерно из 3 000 000 000 000 000 000 000 000 000, или 3000 триллионов триллионов, атомов (представьте мировой склад, полный маковых семян), но они находятся в постоянном состоянии потока, а то, что вы едите, пьете и вдыхаете, определяет их относительные показатели².

Какие именно это атомы? Пять наиболее распространенных – Кислород (61,4 % вашей массы), Углерод (22,9 %), Водород (10 %), Азот (2,6 %) и Кальций (1,4 %) – составляют более 98 % вашего общего веса. Следующие десять по распространенности (Фосфор, Сера, Калий, Натрий, Хлор, Магний, Железо, Фтор, Цинк и Кремний) дают нам более 99,99 % – у вас есть около 1 г Кремния (0,0014 %), а все остальные элементы присутствуют в еще меньших следовых количествах. Однако не забывайте, что 0,0014 % от 3000 триллионов триллионов – это по-прежнему огромная цифра (40 миллиардов триллионов, если быть точным); даже шестидесятый по распространенности элемент, Вольфрам, насчитывает около 850 миллионов триллионов атомов, так что их достаточно много. И не забывайте, что у большинства элементов могут присутствовать несколько изотопов. Кстати, благодаря соотношению последних можно получить подробный отчет о ваших пищевых привычках. Так они позволяют нам пронаблюдать эволюцию сельского хозяйства и питания людей.

Сорок лет назад я прочитал одну статью, посвященную этой теме, и она показалась мне столь изящно простой и в то же время столь умной и столь идеально выразившей научный подход к миру, что вызвала во мне интерес к тому, как применить изотопы для воссоздания истории, – и этот интерес остался со мной на всю жизнь. Статья под названием «Изотопы Углерода, фотосинтез и археология» (Carbon Isotopes, Photosynthesis, and Archeology) появилась в журнале American Scientist, выходившем раз в два месяца в обществе Sigma Xi³. Ее автор, Николас ван дер Мерве, в то время работал на кафедре археологии Кейптаунского университета в его родной Южной Африке. Получив образование в Йельском университете, с 1966 по 1974 год он был профессором антропологии в Государственном университете Нью-Йорка в Бингемтоне, а потом отправился в Южную Африку, чтобы занять должность в Кейптауне. В 1988 году он приехал в Соединенные Штаты, получив профессорскую должность в Гарвардском университете, на кафедре имени Лэндона Клея, и с тех пор занимался археологией, науками о Земле и планетологией, а в 2000 году вернулся в Кейптаун, где он по сей день – почетный профессор естествознания. Его историю я расскажу в первом разделе этой главы.

Растения – это их пища