В 2008 году биологи из Университета Калифорнии поставили эксперимент, который перевернул привычные представления о дыхании. Команда под руководством Рэндала Джонсона (Randall Johnson) работала с лабораторными мышами и случайно наткнулась на механизм, больше похожий на способности амфибий, чем млекопитающих. Оказалось, что грызуны чувствуют содержание кислорода в воздухе не только лёгкими, но и кожей — и реагируют на его нехватку так, словно у них по всему телу разбросаны крошечные датчики.

Ген, который красит мышь в красный

Всё началось с генной инженерии. Учёные выключили у мышей определённый ген, и последствия оказались драматичными: кожа животных стала ярко-красной. Причина — резкий прилив крови к поверхности тела. Когда исследователи заглянули в кровь мутантных грызунов, картина стала ещё более странной. Уровень эритропоэтина — гормона, запускающего производство эритроцитов, — зашкаливал. Красных кровяных телец оказалось почти 90% от общего числа форменных элементов, тогда как у нормальных мышей этот показатель держится в пределах 50–60%. Организм вёл себя так, будто задыхался, хотя лёгкие работали в обычном режиме.

Кожа как орган дыхания

Чтобы понять, что именно запускает лавину эритроцитов, биологи проверили реакцию на снижение кислорода в воздухе. Когда мышей помещали в атмосферу с 10-процентным содержанием O₂ (вдвое ниже нормы), количество эритроцитов предсказуемо росло. Такая реакция знакома: гипоксия — кислородное голодание — заставляет сердце биться чаще, а костный мозг — выбрасывать в кровь больше переносчиков кислорода. Но дальше эксперимент пошёл по неожиданному пути.

Исследователи разделили тело мыши на две зоны. В первом варианте голова животного оставалась в обычном воздухе, а туловище до шеи находилось в камере с разреженной, бедной кислородом атмосферой. Эффект сохранился: уровень эритропоэтина взлетел. Во втором варианте всё сделали наоборот — мышь дышала воздухом с низким содержанием кислорода, но её тело находилось в нормальных условиях. И здесь результат оказался почти вдвое слабее. Выходило, что сигнал о нехватке кислорода подают не лёгкие, а кожа.

Наследие амфибий

Открытие заставило вспомнить, что кожное дыхание — норма для многих земноводных. Лягушки и саламандры поглощают кислород всей поверхностью тела, и этот древний механизм, похоже, не исчез бесследно у млекопитающих. В клетках кожи мышей нашлись особые рецепторы, которые улавливают концентрацию кислорода в окружающем воздухе и запускают каскад реакций, регулирующих состав крови. Ген, который отключили Джонсон и его коллеги, видимо, как-то участвует в этом процессе — без него система даёт сбой, и организм впадает в панику, пытаясь компенсировать мнимую гипоксию.

Практический смысл находки пока неясен, но сама идея, что кожа млекопитающего может «дышать» в буквальном смысле — оценивая газовый состав среды и командуя кроветворением, — заставляет иначе взглянуть на границы наших физиологических возможностей. Возможно, этот рудиментарный механизм дремлет и в человеческом теле, ожидая своего исследователя.