Зачем учёный намеренно дышал угарным газом и лез в шахты после взрывов?

Есть учёные, которые прославились одним рискованным опытом на себе. А есть Джон Скотт Холдейн — человек, который вдыхал ядовитые газы так часто, что за списком его настоящих открытий об этом почти забывают упомянуть. Холдейн запирался в герметичной камере и дышал угарным газом, спускался в шахты после взрывов, лез в канализацию и поднимался в горы — и всё ради того, чтобы понять, как дыхание человека реагирует на разные условия.

Безумные эксперименты: как учёный вдыхал опасные газы и остался в живых

Кто такой Джон Скотт Холдейн и чем он занимался

Холдейн родился в 1860 году в Эдинбурге, получил медицинское образование и стал физиологом — то есть специалистом по тому, как работает живой организм. Джон Скотт Холдейн был британским физиологом и философом, известным прежде всего своими работами по физиологии дыхания и попытками разобраться, как работают лёгкие в необычных условиях.

Его главный интерес был в том, чтобы понять, что происходит с человеком, когда он дышит воздухом другого состава — с примесью ядовитых газов, при нехватке кислорода или под давлением. Звучит академически, но на практике это касалось жизни тысяч людей — шахтёров, водолазов, солдат. Именно поэтому Холдейн не сидел в лаборатории, а лез туда, где было по-настоящему опасно.

Как угарный газ убивает и при чём тут гемоглобин

Одной из главных загадок для Холдейна были смерти в угольных шахтах после взрывов. Люди гибли не от огня, а от невидимого и лишённого запаха газа. Холдейн занялся изучением удушья у шахтёров и после того, как надышался несколькими токсичными газами в опасных опытах на себе, назвал причиной смертей в глубине угарный газ.

Джон Скотт Холдейн — редкий пример человека, который за свои 76 лет сделал настолько много.

Чтобы понять механизм, он ставил опыты буквально на собственной крови. Холдейн вдыхал угарный газ и записывал симптомы, одновременно замеряя, насколько сильно гемоглобин крови насыщается этим газом при разных его концентрациях в воздухе. Гемоглобин — это белок в эритроцитах, который переносит кислород по организму. Открытие Холдейна объясняло всё: угарный газ связывается с гемоглобином и не даёт ему выполнять роль переносчика кислорода в теле.

Проще говоря, молекулы угарного газа занимают в крови места, предназначенные для кислорода, — и человек задыхается, даже находясь вроде бы на воздухе. Кстати, этот же механизм входит в число научных объяснений призраков: слабое отравление угарным газом может вызывать галлюцинации и чувство чужого присутствия.

Откуда взялась канарейка в угольной шахте

Самая известная идея Холдейна выросла прямо из этих исследований. Поскольку угарный газ не имеет запаха и невидим, нужен был способ заранее заметить его появление. Решением стал маленький живой питомец в клетке. Холдейн предложил шахтёрам брать с собой маленьких животных — мышей или канареек. Из-за высокого обмена веществ признаки отравления у них появлялись раньше, чем уровень газа становился опасным для людей.

Так и родилась знаменитая «канарейка в шахте» — фраза, которая давно ушла в обычную речь. Канарейка реагирует на газ примерно в 20 раз быстрее человека. Если птица падала с жёрдочки, это был чёткий сигнал: пора уходить.

Но есть трогательная деталь, о которой обычно молчат. Холдейн был человеком добрым и не хотел просто губить птиц. К концу 1890-х годов он сконструировал переносную клетку-реаниматор с маленьким кислородным баллоном и смотровым окошком, чтобы потерявшую сознание птицу можно было привести в чувство и вернуть на пост. Когда канарейка падала, дверцу закрывали, открывали клапан — и кислород возвращал её к жизни.

Клетка-реаниматор для канареек: закрытая дверца и баллончик с кислородом наверху

Кстати, канарейки продержались в шахтах на удивление долго. Британские шахты перестали использовать птиц только в 1987 году, когда появились более эффективные электронные детекторы газа; на тот момент в угольных шахтах Британии было около 200 канареек.

Таблицы для дайверов и один из первых противогазов

Канарейками список достижений Холдейна далеко не заканчивается. Он всерьёз занялся тем, что происходит с водолазами при подъёме с глубины. Когда человек долго дышит под давлением, в его тканях растворяется азот, а при слишком быстром всплытии он начинает выделяться в виде пузырьков — так развивается кессонная болезнь.

Холдейн придумал ступенчатую декомпрессию — метод, при котором водолаз всплывает не сразу, а с остановками на разных глубинах, чтобы азот успел выйти из крови безопасно. Он разработал ключевые декомпрессионные таблицы, которые используются до сих пор. По заказу Королевского флота его модель была подготовлена ещё в начале XX века — и пять расчётных «тканевых отсеков» Холдейна применялись в вычислениях декомпрессии на протяжении пятидесяти лет.

А во время Первой мировой войны Холдейна отправили на фронт разбираться с новым кошмаром — химическим оружием. Когда немцы применили отравляющий газ, Холдейн по просьбе британского военного министра лорда Китченера отправился на передовую, чтобы определить используемые газы; одним из результатов стало изобретение первого противогаза. Речь шла о защите от хлора, фосгена и иприта — газов, убивавших солдат страшной смертью.

Он проводил эксперименты на себе и записывал симптомы, которые испытывал, а также степень насыщения гемоглобина крови газом при его различных концентрациях в выдыхаемом воздухе.

Самые дикие эпизоды из жизни Холдейна

При всей серьёзности науки жизнь Холдейна была полна историй, которые сегодня кажутся безумными. Холдейн запирался в герметичных камерах и дышал потенциально смертельными коктейлями газов, записывая их действие на свой разум и тело. И, что особенно тревожно по нынешним меркам, он не считал зазорным подвергать таким опытам собственного сына Джека — будущего знаменитого биолога Дж. Б. С. Холдейна.

Есть и почти анекдотические сюжеты. После одного из экспериментов Холдейна якобы остановил полицейский в Оксфорде, приняв его за сильно пьяного, — и учёному пришлось объяснять, что он просто надышался газом. А его маленькая дочь Наоми однажды заявила шестилетней подружке у дома фразу в духе «Заходи. Мой отец хочет твоей крови», после чего девочка с криком убежала.

Были и противоположные опыты — не с ядовитым воздухом, а с нехваткой воздуха. В 1911 году Холдейн возглавил экспедицию на пик Пайкс-Пик в Колорадо, где изучал физиологическое действие низкого атмосферного давления. Так он собрал полную картину: от переизбытка ядовитых газов внизу до кислородного голодания на высоте.

Что вы думаете по этому поводу? Обсудим в нашем Telegram-чате!

Холдейн был далеко не последним учёным, решившим рискнуть собой ради доказательства. Например, десятилетия спустя австралийский врач Барри Маршалл выпил опасные бактерии, чтобы доказать их связь с гастритом и язвой желудка.

Почему опыты Холдейна важны до сих пор

Главное, что стоит понять про Холдейна: он не был чудаком, который просто любил рисковать. Он искренне полагал, что физиология должна помогать людям, а его метод был осознанным. Он проверял действие газов на себе, чтобы получать данные, которые можно было применять в шахтах, на фронте, под водой и в больницах.

И польза оказалась колоссальной. Его работы по физиологии высоты, дайвинга, кислородной терапии и отравлению угарным газом привели к перевороту в клинической медицине и снизили смертность во многих опасных ситуациях. Ступенчатая декомпрессия спасает водолазов, кислородная терапия работает в больницах, а сама идея «канарейки в шахте» стала универсальной метафорой раннего сигнала об опасности.

Сегодня ни один этический комитет не разрешил бы такие эксперименты — и это правильно. Но именно благодаря тому, что Холдейн когда-то запирался в камере с угарным газом и хладнокровно записывал, как теряет сознание, миллионы людей после него смогли дышать спокойнее.