В то время как пути поставки жидкостей организму представляют собой дороги с односторонним движением – приступы тошноты не в счет, – газы транспортируются по принципу двустороннего движения. «Свежий» и «использованный» воздух встречаются и смешиваются. Это не особо эффективно: около четверти вдыхаемого воздуха не поступает прямо в легкие. Зато дыхательная система контролирует протекание: вредные вещества лучше улавливаются, а воздух сохраняет влажность. Компактно упакованные в грудную клетку легкие – во многих отношениях компромисс природы. Насколько больше воздуха мы получили бы, если бы вдыхали без обводных каналов всей площадью легких? Если развернуть легочные альвеолы и переместить их наружу, мы таскали бы за собой шлейф размером с квартиру. Непрактично. Вместо этого природа распределила альвеолы почти идеально в предоставленном ей пространстве. И организм слаженно трудится, чтобы доставить кислород в глубину, где они расположились. Словно ветер при изменчивых метеоусловиях, дыхательная мускулатура перемещает газы туда-сюда, попеременно изменяя давление воздуха. Легкие при этом остаются пассивными. Внутренние межреберные и некоторые другие мышцы особо активны лишь при принудительном выдохе, если в бронхи что-то попало или они раздражены.

Легкие имеют тенденцию к сокращению. Если бы у них был выбор, они сохраняли бы объем как при самом полном выдохе. В их волокнах содержится эластин – белок, который, как следует из названия, позволяет им растягиваться. Отнюдь не кожа, а ткани легких – самые эластичные в организме. Поэтому они не обвисают, несмотря на примерно двадцать тысяч дыхательных движений в день. В отличие от легких грудная клетка всегда шире необходимого: особенно летом при купании на свежем воздухе, но не только – она всегда выпукла с запасом. Однако в состоянии покоя между двумя дыхательными движениями ее разнонаправленные силы идеально сбалансированы.

Вообще, говоря о легких, надо иметь в виду, что это парный орган: разделенные средостением, каждое расположено в своей плевральной полости. Грудная клетка, окружающая их, состоит из двенадцати ребер, грудины и грудного отдела позвоночника. Это чудо природы выдерживает в статике сдавливание с силой в 400 кг. Так что оба легких внутри достаточно хорошо защищены. Равно как и сердце между ними, и пищевод. Дыхательные мышцы поверх них растягиваются, как рыбьи кости. При вдохе наружные межреберные мышцы раздвигают и приподнимают ребра, и объем легких увеличивается; на выдохе ребра опускаются – это грудной тип дыхания. Так мышцы вносят в дыхательный процесс свои двадцать процентов. Хотите их простимулировать – легонько помассируйте по длине, слабо надавливая между ребер. Им на помощь часто приходят вспомогательные мышцы спины и шеи. «Тренировка этих групп мускулов дает решающее преимущество не только спортсменам, борющимся за медали в видах спорта на выносливость, – говорит в одном из интервью профессор спортивной физиологии Института физических и спортивных наук при Швейцарской высшей технической школе Цюриха (ETH Zürich) Кристина Шпенглер-Вальдер. – Я рекомендую это каждому, кто чувствует, что слишком быстро задыхается». Брюшные мышцы подключаются к процессу дыхания, только когда возникает напряжение. Или для того, чтобы снять давление при кашле или рвоте. Лидер здесь диафрагма. Этот плоский сильный мускул разделяет грудную и брюшную полости. Куполом он поднимается к легким, оставляя небольшую выемку для сердца. При сокращении диафрагмы она может опускаться на десять сантиметров, увлекая за собой легкие. Средний дыхательный объем – пол-литра воздуха на вдохе и столько же на выдохе – увеличивается до трех литров. Свыше десяти тысяч литров перемещает диафрагма за день. И поистине упорно! Сверху сопротивляются легкие, внизу дает отпор желудок, часто хорошо наполненный. Печень, селезенка, почки – все стоят на пути. Даже в положении лежа самая главная дыхательная мышца не знает покоя. Органы брюшной полости толкают ее наверх. Соответственно, в этой позиции невозможно сильно напрягаться. В мышцы не поступает достаточно кислорода.

Возмущение диафрагмы нервирует страшно. Если вдруг диафрагма и межреберные мышцы сожмутся синхронно на пять сотен миллисекунд, голосовые складки закроют дыхательные пути. И тут надо вдохнуть. Оп-па! На латыни это судорожное удушье называется singultus, а попросту – икота. Неумеренное количество пищи в желудке, алкоголь, сигареты, медикаменты, стресс в конце концов, – многое может заставить диафрагму конвульсивно сокращаться. Зачем нужна икота? Какую функцию она несет в организме взрослого человека? Науке неведомо. Во всяком случае, она проходит так же внезапно, как и подступает. Врачи отсчитывают хроническую форму от сорока восьми часов. К счастью, столь эпическое продолжение бывает редко. Икать двое суток – это же пытка! В домашних условиях врачи рекомендуют маневр Вальсальвы, названный в честь итальянского анатома Антония Вальсальвы, впервые описавшего этот прием в 1704 году: зажать нос, надуть щеки и попытаться сделать сильный выдох. Кроме того, можно попробовать гипервентиляцию, выдыхая в пакет и вдыхая оттуда (только не в одиночестве!), массаж акупунктурных точек переносицы, полоскание, стакан холодной воды залпом, легкие нажатия на глазные яблоки под закрытыми веками, потирание подложечной области. Что-то в этом есть; ну а если всё перепробовали и сомневаетесь – возможно, тем временем даже особо привязчивая икота пройдет сама собой. Лично мне помогает техника суперсупермаксимального вдоха: сделайте как можно более полный выдох, потом глубокий вдох, на десять секунд задержите дыхание, вдохните еще немного (супермаксимально), не дышите пять секунд, еще небольшой вдох сверх возможного (суперсупермаксимально), снова пять секунд задержки – и, наконец, пуф-ф-ф! – выдохнули. Фокус в том, что задержкой дыхания вы повышаете парциальное давление углекислого газа, а с другой стороны – удерживаете диафрагму в состоянии покоя. Тут либо пройдет икота, либо я так обессилею, что мне будет не до нее. И пусть диафрагма иногда доставляет нам неудобства, но она жизненно важный орган. Рожденные без него младенцы, как правило, умирают сразу после появления на свет. Своими дыхательными упражнениями с икотой в околоплодных водах еще не рожденный ребенок сигнализирует: со мной всё в порядке. Тем более что с этими толчками, заметными даже извне, его организм наполняется серотонином. Так что малыш учится не только дышать, но и быть счастливым.

Греки называли диафрагму «phrén» и считали ее местом обитания души. «Что ты замышляешь в своей косматой душе (диафрагме = phrén)?» – допытывался Ахиллес у Одиссея. Это греческое слово стало составной частью названия тяжелого психического заболевания – шизофрении (буквально: «расщепление рассудка»). И попало в наименование псевдонауки френологии, основанной в начале XIX века австрийским врачом и анатомом Францем Йозефом Галлем, который пытался каждому психическому свойству определить локализацию в мозге и на черепе.

Диафрагмальное, или брюшное, дыхание слывет «хорошим» или «правильным» в противопоставление реберному, или грудному, дыханию, при котором верхняя часть туловища заметно поднимается и опускается. Однако они не являются альтернативой друг другу – это равноправные виды с различным фокусом. В положении лежа, когда ребрам не слишком удобно раздвигаться, автоматически преобладает диафрагмальное дыхание. Узкие джинсы, говяжий рулет из столовой, беременность или путь от бассейна до лежака поощряют грудное дыхание. Стресс, астма перемещают его еще этажом выше – так называемое ключичное дыхание, в котором задействованы мышцы шеи и плечевого пояса. Оно не только неестественно – в нем слышится напряженность. Напротив, дети автоматически дышат гордо выпяченным животом. Когда вы участвуете в теннисном матче или громком пении, не суть важно, какой вид дыхания превалирует. Но если вы надолго исключаете диафрагмальное дыхание, то рискуете утратить полное дыхание, а с ним и естественное чувство свободы. Кроме того, органы брюшной полости загрустят, если диафрагмальное дыхание будет проскальзывать только во сне, – для них это хороший массаж.

Иногда нашим дыханием правят чувства. Смех – это стаккато с глубоким втягиванием воздуха между выдохами. Вздох – драматический вдох, сопровождаемый смиренным выдохом и многозначительной паузой в конце. Великая драма! Кашель с шумом вырывается изо рта. При этом голосовая щель остается закрытой. Широкая мышца спины всё сильнее сжимает грудную клетку, пока давление не достигнет предела и взрывной выдох не сотрясет всё тело. Окружающие обычно спешат отступить. Какие силы действуют при кашле, хорошо видно, когда тяжелоатлет включает дыхание прессом. Оно действует по тому же принципу и позволяет штангисту взять вес свыше четырехсот килограммов – это равно двум зрелым львам на другой чаше весов. Чихание – часто тоже очень громкое – начинается глубоким вдохом, а разряжается энергичным выбросом через нос. Им Айя уже овладела. Младенцы чихают часто – так они чистят верхние дыхательные пути.

Без кислорода нет жизни. Но, странным образом, для стимуляции дыхания у взрослого человека не играет решающей роли, достаточно ли его во вдыхаемом воздухе. А вот на повышающуюся концентрацию углекислого газа в крови (а вместе с тем и изменение показателя pH) дыхательный центр реагирует крайне чувствительно. Когда при задержке дыхания мы чувствуем позыв к вдоху, то вовсе не потому, что организм испытывает кислородное голодание: он просто хочет избавиться от накопившегося углекислого газа. От его переизбытка кровь становится «кислой», а показатель pH (который в норме составляет около 7,4) существенно понижается. Подобные колебания выводят процесс обмена веществ из равновесия, поэтому при увеличении кислотности крови тут же реагируют хеморецепторы. Дыхательный центр, совокупность нейронов в стволовой части мозга, немедленно ускоряет и углубляет дыхание, чтобы предотвратить перекисление. Кстати, от поступления в ткани слишком малого количества кислорода рецепторы не раздражаются.

Избыточное содержание углекислого газа подстегивает дыхание. И наоборот, чрезмерное дыхание влияет на содержание углекислого газа. Стресс или страх подталкивают некоторых к гипервентиляции – один из случаев «фальшивого» дыхания. Человек в таком состоянии начинает дышать активнее, нежели необходимо, и отдает слишком много углекислого газа. Дыхательный импульс падает. Мышцы судорожно сжимаются. Кружится голова, что порождает еще больший страх. При гипервентиляции кажется, что не хватает воздуха, хотя кислорода в крови более чем достаточно. Задержка дыхания нарушает кругооборот. Но до человека это трудно донести. Здесь также на пользу трюк с пакетом: выдохнутый в него углекислый газ заново попадает в легкие, и таким образом уровень углекислого газа в крови стабилизируется – независимо от частоты дыхания.

У крови, которая транспортирует газы в ткани Айи, нет конечной станции. Она беспрерывно циркулирует до самых удаленных клеток. Каждый орган может в любое время освободиться от углекислого газа и забрать подвезенный кислород. Сила, стоящая за такой циркуляцией, – это сердце. Оно ритмично сокращается и вгоняет кровь в сосуды. Сердечные клапаны заботятся о том, чтобы она двигалась в нужном направлении. Путь бедной кислородом крови из правого желудочка в легочный ствол короткий – поэтому и говорят о «малом круге кровообращения». Большой круг поставляет обогащенную кислородом кровь из левого желудочка через аорту и артерии всем органам. А теперь внимание: путешествие одного эритроцита через всё человеческое тело длится примерно минуту.

Первооснову для современных медицинских книг заложили в Древнем Египте. Датированный еще XVI веком до н. э. папирус Эберса – одна из старейших сохранившихся рукописей – описывает среди прочего связь кровеносных сосудов с сердцем. И то, что вдыхаемый воздух снабжает легкие, древние тоже понимали благодаря бальзамированию. Правда, египтяне весьма причудливо объясняли связь между ушами и носоглоткой: «Дыхание жизни проникает через правое ухо, а дыхание смерти – через левое». Хотя вполне вероятно, что переводчик просто-напросто ошибся в прочтении иероглифа.

По легенде, китайский император Хуанди^[8] в своих трактатах о пульсе основал прикладную пульсовую диагностику, и сегодня используемую в традиционной китайской медицине. Самое раннее познание: в состоянии покоя сердце взрослого при вдохе совершает четыре удара, то есть шестьдесят – восемьдесят ударов в минуту. Частота сердечных сокращений Айи с ее ста двадцатью пока значительно выше.

В ее грудной клетке молекулы вдыхаемого воздуха ждут перехода в кровь. Не всем это удается. Примерно четверть объема каждого спокойного вдоха теряется в дыхательных путях: воздух «зависает» где-то между ротовой полостью, гортанью, трахеей и бронхами. А поскольку он не участвует в газообмене, медики называют это пространство «мертвой зоной» вентиляции. В альвеолах также остается часть воздуха. Азот, например, исполняет роль местоблюстителя: он отвечает за то, чтобы они не спадали, поскольку кислород или углекислый газ могут подоспеть в любое время. Вот как раз в легких Айи появились молекулы кислорода. Теперь кровь поставляет их туда, где они нужны: в ткани. Но можно лишь условно сказать, что они накапливают кислород: всегда есть клетки, где его не хватает. Кислород проскальзывает через их мембраны, как прежде через аэрогематический барьер. Избавившись от кислородного груза, красные кровяные тельца тут же подхватывают углекислый газ, отданный клетками, и отправляются в обратный путь. Вот только молекулы кислорода не знают: проникнув в клетку, они сделали шаг навстречу своей смерти.

Я покидаю Айю и ее родителей, чтобы мать могла спокойно покормить дитя. В первые недели младенцу требуется в среднем 650 килокалорий в день. Эту энергию поставляет солнце. Но в отличие от растений люди не могут получать ее непосредственно. Растения добывают углекислый газ из воздуха, воду из почвы и с помощью солнечного света превращают их в питательные вещества: углеводы, жиры или белки. Мама Айи получает эти вещества из пищи и передает их дочери с молоком. Затем митохондрии, своего рода электростанции в клетках, с помощью вдыхаемого кислорода образуют из питательных веществ фосфатное соединение аденозинтрифосфат (АТФ). Этот процесс называется внутренним, или тканевым, дыханием. АТФ, универсальная валюта организма, обеспечивает энергией все наши действия, от кропотливого труда отшельника до заказа пиццы по телефону. При полном окислении углеводов каждая молекула кислорода, использованная клетками, замещается молекулой углекислого газа, которую Айя должна выдохнуть. Помимо того, при синтезе АТФ образуется вода. В этой эндогенной воде атомы пополняются из вдыхаемых молекул кислорода. Так что каждая будущая слеза, пролитая Айей в кино, каждая капля пота, пролитая на футбольном поле, оставит в себе след ее дыхания.