Как мы делаем это. Эволюция и будущее репродуктивного поведения человека

Еще одно подобное исследование было проведено на римских таксистах. В статье, опубликованной в 1996 году командой исследователей, которую возглавляла специалист по гигиене труда Ирэн Фига-Таламанка, были проанализированы обнаруженные у мужчин этой профессии последствия длительного вождения автомобиля. По сравнению с контрольной группой испытуемых у таксистов было выявлено снижение доли нормальных сперматозоидов (хотя по таким показателям, как число сперматозоидов в эякуляте и средняя подвижность сперматозоидов, различий выявлено не было), причем у тех, кто дольше работал таксистом, этот эффект был сильнее выражен. Партнершам тех испытуемых, у которых качество сперматозоидов оказалось пониженным, требовалось больше времени, чтобы забеременеть. С помощью методов статистического анализа исследователи исключили ряд альтернативных объяснений этого явления. Результаты анализа принесли и приятную новость: один из исследованных факторов – умеренное потребление алкоголя – оказался связан с небольшим повышением качества спермы.

На выработке сперматозоидов, как и следовало ожидать, может отрицательно сказываться также регулярное посещение сауны. Первое исследование на эту тему опубликовал в 1965 году финский (что неудивительно) гинеколог Берндт-Юхан Прокопе, отметивший временное обратимое снижение числа сперматозоидов в эякуляте у дюжины мужчин, на протяжении двух недель посещавших сауну и пробывших там в общей сложности около двух с половиной часов. В течение примерно месяца по окончании этих двух недель число сперматозоидов в эякуляте испытуемых сократилось приблизительно вдвое.

Перегревание яичек может быть связано и со многими другими причинами. Один из недавно появившихся факторов, способных вызывать такое перегревание, – использование ноутбуков, воздействие которых на мужчин изучили в 2011 году уролог Ефим Шейнкин и его коллеги. В ходе трех сеансов, длившихся один час и отличавшихся некоторыми условиями, исследователи измеряли у 29 здоровых испытуемых температуру мошонки, компьютера, который испытуемые держали на коленях, и специальной подставки (если она использовалась). Во всех трех случаях температура мошонки повышалась независимо от положения ног и использования подставки. Повышение было наименьшим (всего на 1,4 ℃), если испытуемые держали ноутбук не непосредственно на коленях, а на подставке и если их ноги были раздвинуты на 70°, и наибольшим (почти на 2,5 ℃), если подставки не было, а ноги испытуемых были плотно сжаты. Если ноги были сжаты, но подставка использовалась, повышение температуры мошонки имело промежуточные значения. В этом исследовании не было изучено влияние повышения температуры мошонки на качество спермы, но результаты других исследований, где это влияние анализировалось, указывают на то, что длительное использование ноутбука действительно может отрицательно сказываться на плодовитости мужчин, особенно если они при этом держат ноги плотно сжатыми, а компьютер – непосредственно на коленях.

У некоторых видов млекопитающих нормальная работа семенников может нарушаться под действием социального стресса. Крайние проявления подобного эффекта выявил специалист по физиологии поведения Дитрих фон Хольст, проводивший эксперименты на тупайях. Если двух самцов тупайи сажают в одну клетку, один из них уже через несколько часов занимает доминирующее положение, и тогда другой начинает демонстрировать проявления стресса. Чем дольше он живет рядом с доминантом, тем сильнее становятся эти проявления. Одним из первых симптомов стресса оказывается втягивание семенников из мошонки обратно в брюшную полость. Если после этого отсадить доминанта в другую клетку, семенники другого самца вскоре вновь опускаются в мошонку и снова начинают работать нормально. Однако продолжительное пребывание в одной клетке приводит вначале к прекращению выработки спермы, а затем и к физической дегенерации семенников, в результате которой подчиненный самец превращается в кастрата.

У мужчин реакции на социальный стресс не доходят до таких крайностей, и все же стресс может сказываться на работе яичек и приводить к снижению плодовитости. Широко известно, что бесплодие само по себе вызывает психологический стресс, поэтому пары, страдающие бесплодием, могут попадать в порочный круг, мешающий решить эту проблему. Кроме того, есть целый ряд данных, указывающих на то, что даже слабый психологический стресс способен приводить к снижению плодовитости у мужчин за счет падения уровня тестостерона и нарушения выработки сперматозоидов.

Как известно, одним из факторов, вызывающих сильнейший психологический стресс, может быть участие в боевых действиях. В исследовании американских ученых проводилось сравнение показателей спермы трехсот с лишним ветеранов войны во Вьетнаме и примерно такого же числа бывших солдат, не участвовавших в той войне. У ветеранов вьетнамской войны была выявлена достоверно более низкая средняя концентрация сперматозоидов с нормальной формой головки, хотя показатели подвижности сперматозоидов у обеих групп не различались. Несмотря на выявленные различия, судя по некоторым данным, у ветеранов вьетнамской войны было примерно столько же детей, сколько у мужчин, отслуживших в армии, но не участвовавших в войне. В 2008 году гинеколог Лулу Кобейсси и ее коллеги опубликовали поразительные результаты еще одного исследования, связанного с войной. Для анализа долговременных последствий пятнадцатилетней гражданской войны в Ливане авторы работы использовали информацию, предоставленную двумя бейрутскими клиниками по лечению бесплодия. Исследователи сравнили 120 бесплодных мужчин с контрольной группой из 100 плодовитых мужчин и установили, что среди бесплодных мужчин было на 60 % больше переживших гражданскую войну и получивших какие-либо психологические травмы, связанные с войной. По мнению авторов, этот эффект мог быть вызван не только стрессом, но и с другими факторами риска, в частности с токсинами и физическими травмами, с которыми представители первой группы сталкивались во время и после войны.

В течение последних четырех десятков лет не смолкают бурные споры о том, действительно ли, как следует из некоторых пугающих данных, число сперматозоидов в эякуляте мужчин с 1950-х годов существенно снизилось. В 1974 году специалисты по мужской плодовитости Кинлох Нельсон и Реймонд Бунге исследовали образцы спермы 400 мужчин, проходивших вазэктомию (хирургическое перерезание семявыносящих протоков) в период с 1968 по 1972 год. До вазэктомии среднее число сперматозоидов в эякуляте этих мужчин составляло около 135 млн. Нельсон и Бунге обратили внимание на то, что это значение намного ниже, чем отмечавшиеся ранее средние значения того же показателя, составлявшие более 300 млн. Выявленная впечатляющая разница между новыми данными и данными предшественников заставила Нельсона и Бунге проанализировать результаты анализов спермы 400 мужчин, с 1956 по 1958 год обследовавшихся на предмет бесплодия в той клинике, где работали ученые. У четверти из этих мужчин общее число сперматозоидов в эякуляте превышало 300 млн. Тщательно рассмотрев и отвергнув другие возможные объяснения, Нельсон и Бунге пришли к выводу, что «какой-то фактор повлиял на плодовитую часть мужского населения, значительно снизив показатели, выявляемые анализом спермы».

Этот вывод наряду с другими аналогичными сообщениями вскоре был оспорен другими специалистами. Ученые, оказавшиеся в этом споре по разные стороны баррикад, исходили в своих утверждениях из данных, основанных на больших выборках, исследованных в разные времена и часто в разных местах. Прошло немало времени, прежде чем биолог Уильям Джеймс, в течение 50 лет проводивший тщательные статистические исследования репродуктивных показателей человека, взялся проверить, действительно ли имеющиеся данные по среднему числу сперматозоидов в эякуляте мужчин демонстрируют тенденцию к снижению. Он выявил и проанализировал репрезентативный набор данных по этому показателю у случайным образом отобранных мужчин за 45 лет и в 1980 году представил результаты своего анализа в статье. Его вывод был однозначным: «Нет никаких оснований сомневаться в том, что публикуемые данные по среднему числу сперматозоидов демонстрируют снижение по меньшей мере с 1960 года».

Некоторые критики высказывали предположение, что на данные по числу сперматозоидов могли повлиять изменения используемых методов анализа спермы. Но австралийский ветеринар Брайан Сетчелл сумел убедительно исключить эту возможность. Он обратил внимание на то, что аналогичные методы широко применялись и для определения числа сперматозоидов в эякуляте сельскохозяйственных животных, так что если бы снижение этого показателя у человека объяснялось изменением методов, то соответствующее снижение должно было бы наблюдаться и у животных. По числу сперматозоидов в эякуляте коров, свиней и овец сведения имеются с начала 1930-х годов. В своей статье 1997 года Сетчелл проанализировал данные по этому показателю из трехсот с лишним публикаций, вышедших в период с 1932 по 1995 год. Ни у быков, ни у хряков достоверного снижения числа сперматозоидов выявлено не было, а у баранов было выявлено даже повышение значений соответствующего показателя, небольшое, но статистически достоверное. Из этого Сетчелл сделал следующий глубокомысленный вывод: «Судя по всему, если число сперматозоидов в эякуляте мужчин действительно снижается, его снижение должно быть связано с чем-то, не влияющим на сельскохозяйственных животных».

Данные о снижении числа сперматозоидов в эякуляте человека продолжают поступать со всего света. В двух недавних работах были приведены убедительные свидетельства того, что за последние 20 лет этот показатель существенно снизился в Израиле и во Франции. Совсем новые данные по Израилю представила в статье, опубликованной в 2012 году, группа исследователей, которую возглавляла израильская специалистка по бесплодию Ронит Хаимов-Кохман. В этой статье были приведены результаты ретроспективного анализа двух с лишним тысяч образцов, которые брали еженедельно у 58 доноров спермы в течение 15 лет, с 1995 по 2009 год. Оказалось, что среднее число сперматозоидов в эякуляте доноров достоверно снизилось почти на 40 %: в начале анализируемого периода оно составляло более 300 млн, а в конце – около 200 млн. В итоге стало все сложнее найти доноров спермы, удовлетворяющих критериям, установленным клиниками по лечению бесплодия. Исследователи пришли к выводу, что столь резкое снижение качества спермы среди здоровых доноров может привести к закрытию действующих программ приема спермы от доноров. Во второй статье, опубликованной в том же 2012 году эпидемиологом Жоэль Ле Моаль с соавторами, аналогичное снижение концентрации сперматозоидов в сперме было выявлено по результатам масштабного исследования, проведенного среди жителей Франции. Представленные в этой работе результаты анализа, тоже ретроспективного, были основаны на данных по числу сперматозоидов в эякуляте почти 27 000 мужчин, прибегнувших к вспомогательным репродуктивным технологиям в связи с бесплодием своих партнерш. Оказалось, что за семнадцатилетний период (с 1989 по 2005 год) концентрация сперматозоидов в сперме неуклонно снижалась почти на 2 % в год. За весь исследованный период она снизилась примерно на 32 %: в 1989 году среднее число сперматозоидов в эякуляте составляло около 220 млн, а в 2005-м – меньше 150 млн.

Еще большую тревогу вызывает то, что снижение числа сперматозоидов в эякуляте, судя по всему, сопровождалось повышением частоты встречаемости аномалий мужской половой системы, в том числе крипторхизма, нарушений развития пениса и рака яичка. Эта тенденция заставляет задуматься о том, не могут ли те же факторы, которые вызывают снижение числа сперматозоидов, все сильнее сказываться и на мужских половых органах в целом. О возможности такой связи свидетельствуют данные, полученные группой исследователей из Дании, которые установили, что у датчан рак яичка встречается в пять раз чаще, а число сперматозоидов в эякуляте на 40 % ниже, чем у финнов. Резкое снижение качества спермы и повышение частоты встречаемости аномалий мужских половых органов, отмечаемое лишь в течение последних 50 лет, несомненно, связано с факторами среды, а не с генетическими изменениями.

Одна из причин споров, возникающих вокруг проблемы снижения числа сперматозоидов в эякуляте, состоит в том, что отмечаемые в разных человеческих популяциях тенденции неодинаковы. Существенно различаться могут даже довольно близко расположенные страны, например Дания и Финляндия. Этот факт тоже указывает на то, что наблюдаемое явление вызвано факторами среды, такими как загрязнение, и некоторые данные действительно заставляют предположить, что снижение числа сперматозоидов в эякуляте определяется действием токсинов, с которыми сталкиваются жители разных районов планеты. В 2006 году акушерка Ребекка Сокол и ее коллеги опубликовали поразительные результаты исследования, проведенного в Лос-Анджелесе, жители которого шутят: «Мы не доверяем воздуху, если его не видно». Чтобы выявить возможную роль загрязнения среды, исследователи проанализировали хранящиеся в банке спермы образцы, собранные в течение трех лет у 48 доноров, неоднократно сдававших сперму. Анализ позволил установить одну отчетливую тенденцию: концентрация сперматозоидов в сперме снижалась по мере повышения уровня озона в загрязненном воздухе.

Известно и несколько других факторов среды, с которыми может быть связано снижение числа сперматозоидов в эякуляте. Например, некоторые данные указывают на то, что нарушение выработки спермы у мужчин может быть вызвано курением или злоупотреблением алкоголем их матерей во время беременности. Совсем недавно была выявлена еще одна группа возможных факторов – химикаты, широко используемые в производстве синтетических продуктов. В последнее время особое внимание привлек к себе бисфенол A (БФА) – органическое вещество, один из компонентов, применяемых в производстве поликарбонатных пластиков и эпоксидных смол. БФА входит в состав многих предметов повседневного пользования, таких как DVD, солнцезащитные очки, медицинские приборы, детали автомобилей, спортивное снаряжение и различные лакированные изделия. Термостойкие поликарбонатные пластики широко используются в изготовлении упаковок для пищевых продуктов и в нанесении защитного слоя на внутреннюю поверхность консервных банок. В настоящее время БФА входит в число 50 наиболее интенсивно производимых химикатов: к 2008 году суммарный объем его производства во всем мире превысил 5 млн тонн в год. Но вред, который может причинять это вещество, привлек внимание общественности лишь недавно. Отчет, подготовленный в 2010 году Управлением пищевых продуктов и медикаментов США, заставил задуматься о последствиях воздействия этого химиката на зародыши и маленьких детей. Канада стала первой страной, где БФА был официально признан токсичным соединением. Тревожные данные о вреде БФА для здоровья поступают из разных источников и быстро накапливаются. В Евросоюзе по-прежнему официально считается, что соприкосновение БФА с пищевыми продуктами не представляет опасности, но в 2012 году была запущена новая программа по оцениванию рисков, связанных с использованием этого вещества. В одном можно быть уверенным: все жители промышленно развитых стран ежедневно сталкиваются с БФА, попадающим из упаковок в пищу, особенно при нагревании, и повсеместно отмечаемым в крови и моче. Особенно тревожно то, что дети в целом подвержены воздействию БФА вдвое больше, чем взрослые, а новорожденные, проходящие интенсивную терапию, – в десять раз больше. Примечательны результаты одного эксперимента, в ходе которого 77 добровольцев, студентов Гарварда, в течение всего одной недели пили холодные напитки из детских бутылочек, и концентрация БФА у них в моче выросла более чем на две трети.

В 2010 году группа китайских и американских ученых, которую возглавлял специалист по репродуктивной эпидемиологии Де-Кунь Ли, представила результаты исследования сексуальных проблем, на которые жаловались мужчины, подверженные воздействию БФА на рабочих местах. Исследователи опрашивали людей, работающих на китайских фабриках и сталкивающихся на производстве с исключительно высокими концентрациями БФА, и рабочих, не сталкивающихся на производстве с этим веществом. Тщательно проанализировав полученные данные и исключив несколько альтернативных объяснений, Ли и его коллеги установили, что работа, сопряженная с интенсивным воздействием БФА, в 4–7 раз увеличивает у мужчин риск развития нарушений в половой сфере. Эти нарушения затрагивают все аспекты мужской сексуальности: половое влечение, эрекцию, эякуляцию и половое удовлетворение. Более того, чем сильнее было суммарное воздействие БФА, которому подвергался работник, тем выше была вероятность развития у него подобных нарушений. Кроме того, мужчины, работающие на производствах с использованием БФА, уже в течение первого года работы чаще жаловались на половые расстройства, чем мужчины, работающие на других производствах. Следует подчеркнуть, что в данном случае было исследовано воздействие исключительно высоких концентраций БФА и уровень БФА в моче работников, имевших дело с этим веществом, примерно в 50 раз превышал уровень БФА в моче работников из контрольной группы.

Годом позже некоторые ученые из той же группы представили результаты другого исследования, посвященного непосредственному сравнению качества спермы, отмечаемого у испытуемых с разным уровнем БФА в моче. Были проанализированы образцы спермы двухсот с лишним мужчин, работавших и не работавших с БФА в четырех регионах Китая. Исследование позволило выявить достоверную связь снижения качества спермы с повышением уровня БФА в моче, причем эта связь, по-видимому, не могла объясняться никакими сопутствующими факторами, не имеющими отношения к БФА. Среди тех испытуемых, у кого в моче регистрировалось наличие БФА, пониженная подвижность сперматозоидов встречалась вдвое чаще, пониженная концентрация и жизнеспособность сперматозоидов – более чем втрое чаще, а пониженное число сперматозоидов в эякуляте – более чем в четыре раза чаще, чем у испытуемых, не подверженных воздействию БФА. Эти результаты были первыми данными о том, что БФА отрицательно сказывается на качестве спермы.

Хотя внимание исследователей было в основном сосредоточено на БФА, потребляемом с пищевыми продуктами, это вещество может попадать в организм и непосредственно через кожу. Вот в чем трудность. БФА часто добавляется в бумагу для различных устройств, используемых для печати по технологии термотрансфера. В кассовых аппаратах и банкоматах эта технология широко применяется с 1970-х годов. В результате БФА стал одной из основных примесей, содержащихся во вторичной бумаге. Термобумага не всегда содержит БФА, но это вещество нередко наносят в составе защитного покрытия на одну из сторон бумаги для чеков. В 2010 году в США по заказу Рабочей группы по исследованию окружающей среды (Environmental Working Group) было проведено масштабное лабораторное исследование, которое выявило содержание высоких концентраций БФА на четырех из каждых десяти чеков, печатаемых различными ведущими компаниями и службами. Как выяснилось, общее количество БФА на чеках может в тысячу раз превышать количество этого вещества, содержащееся в других предметах, чаще обсуждаемых в связи с проблемой вредного воздействия БФА, таких как пластиковые бутылки и консервные банки. Анализы смывов показали, что БФА легко переходит с чеков на другие поверхности, а значит, несомненно, может попадать и на руки людей, которые имеют дело с чеками. За кассовыми аппаратами работают миллионы продавцов, и каждый из них может ежедневно брать в руки сотни чеков, имеющих содержащее БФА покрытие. Результаты мониторинга, проводившегося Центрами по контролю и профилактике заболеваний США, показали, что у продавцов в организме содержится в среднем на 30 % больше БФА, чем у представителей других профессий.

Люди имеют дело с БФА довольно давно: впервые это вещество было синтезировано еще в 1891 году. Начать бить тревогу можно было уже в 1930-х годах, когда были проведены эксперименты с воздействием БФА на самок крыс с удаленными яичниками, показавшие, что БФА работает подобно стероидному гормону. Когда БФА (или любое другое из дюжины подобных веществ) скармливали крысам, лишенным яичников, это приводило к таким же изменениям в слизистой оболочке их влагалища, как когда таким же крысам скармливали эстрогены. Таким образом, уже более 70 лет известно, что БФА действует как эстроген. Однако чиновники утверждают, что действие БФА намного слабее, чем действие настоящих эстрогенов, и что это вещество быстро разлагается и выводится из человеческого организма, а значит, едва ли может представлять серьезную угрозу нашему здоровью. На сайте Всемирной группы по поликарбонатам и БФА (Polycarbonate/BPA Global Group) при Американском химическом совете утверждается, что БФА совершенно безопасен. В 2008 году этот же вывод был озвучен Управлением пищевых продуктов и медикаментов США, но конгресс благоразумно принял некоторые меры по ограничению использования БФА и обратился в Управление пищевых продуктов с просьбой рассмотреть данный вопрос повторно. Тем не менее пока никаких ощутимых мер в этом направлении принято не было. Однако нам крайне необходимо знать, как содержащиеся в окружающей среде токсины, в том числе БФА, воздействуют не только на сперматозоиды, но и на яйцеклетки и яичники, в которых яйцеклетки образуются. Чтобы в этом разобраться, для начала нужно понять, как женские половые органы и женские половые клетки сформировались в ходе эволюции. До сих пор мы говорили в этой главе преимущественно о мужской стороне размножения человека, но это была лишь прелюдия к обсуждению женской стороны, вклад которой в потомство у нас, как и у всех млекопитающих, намного больше, чем вклад мужской стороны.

Подобно мужским половым органам и сперматозоидам, женские половые органы и яйцеклетки у человека принципиально устроены так же, как и у всех других млекопитающих. С каждой стороны тела у женщин и у самок млекопитающих имеется по одному яичнику. Как и яички у мужчин (семенники у самцов млекопитающих), яичники развиваются в тесной связи с прилегающими к ним почками, но размеры яичников меньше, чем размеры яичек. Человеческий яичник сравним по величине с миндалем, и его объем примерно в три раза меньше, чем яичко. Кроме того, яичники, в отличие от яичек, так и остаются в брюшной полости неподалеку от своего исходного положения.

Возле каждого яичника располагается воронка яйцевода – фаллопиевой (маточной) трубы, ведущей в матку. Когда яйцеклетка выходит из яичника (процесс ее выхода называют овуляцией), она попадает в воронку фаллопиевой трубы и начинает перемещаться вниз по трубе в направлении матки. Вначале яйцеклетка попадает в так называемую ампулу – отдел маточной трубы, внутренняя поверхность которого покрыта многочисленными складками. Чтобы попасть в матку, яйцеклетка должна пройти и следующий отдел маточной трубы – перешеек, внутренняя поверхность которого более гладкая. Каждую яйцеклетку может оплодотворить только один сперматозоид. Оплодотворение обычно происходит в районе границы ампулы и перешейка.

У большинства млекопитающих каждый яичник обернут особым кармашком из ткани – яичниковой сумкой. Это вместилище, из которого в брюшную полость ведет только одно небольшое отверстие, обеспечивает благополучное попадание яйцеклетки в воронку фаллопиевой трубы, откуда яйцеклетка начинает свой путь в матку. Поскольку яичниковая сумка имеется у лемуров, лори и большинства млекопитающих, не относящихся к приматам, она, вероятно, была и у общих предков всех млекопитающих. Но у долгопятов, обезьян и человека яичниковая сумка исчезла. На первый взгляд это может показаться загадочным, ведь ее утрата должна была повысить риск того, что яйцеклетка не попадет в фаллопиеву трубу и вместо этого окажется в брюшной полости.

Изредка случается, что человеческой яйцеклетке действительно не удается попасть в фаллопиеву трубу. Если оплодотворение такой яйцеклетки все-таки происходит, зародыш развивается в брюшной полости. Развитие зародыша вне матки, которое встречается у людей примерно в одном из ста случаев, называют внематочной беременностью. Чаще всего зародыш при этом развивается в фаллопиевой трубе. Развитие зародыша в брюшной полости, вызванное тем, что яйцеклетке не удается попасть в яйцевод, встречается намного реже, в одном из 10 000 случаев беременности. Без хирургического вмешательства это нарушение, как нетрудно догадаться, приводит к гибели и матери, и ребенка. Успешному попаданию яйцеклетки из яичника в яйцевод должно благоприятствовать сильное давление естественного отбора. Так почему же у предков долгопятов, обезьян и людей яичниковая сумка исчезла? Ее исчезновение наверняка должно было сопровождаться развитием какого-то особого механизма, функционально заменившего яичниковую сумку.

И такой механизм, судя по некоторым данным, действительно развился. Исследователи наблюдали за ходом овуляции у макак-резусов и у женщин с помощью лапароскопа – прибора, позволяющего врачам заглядывать непосредственно в брюшную полость пациентов. Наблюдения показали, что воронка яйцевода не только тесно прилегает к яичнику, но и активно движется по его поверхности, ощупывая ее в поисках участка, где готовится произойти овуляция. Возможно, именно такие движения воронки яйцевода и взяли на себя обеспечение успешного и своевременного попадания яйцеклетки из яичника в яйцевод. Поскольку яичниковая сумка отсутствует не только у людей и макак-резусов, но и у всех представителей той группы приматов, к которой они относятся, логично предположить, что шарящие движения воронки яйцевода тоже свойственны всем ее представителям. Причем этот механизм уместен лишь в том случае, если в каждом яичнике единовременно может произойти только одна овуляция. Если бы одновременно могло происходить несколько овуляций, это сильно увеличивало бы риск того, что одна из яйцеклеток попадет не туда, куда нужно. Таким образом, самки общего предка всех обезьян и людей были, по-видимому, приспособлены к тому, чтобы вынашивать детенышей только по одному или по двое. Как мы убедимся из следующих глав, этот вывод подтверждается и рядом других данных.