Почему мы чихаем? Объясняет эволюционный биолог

Почему мы чихаем? Объясняет эволюционный биолог
Новость рубрики Наука Фото: Forbes

Чих — это одна из немногих функций организма, способная превратить достойного взрослого человека во временный хаос. Только что ты был в середине предложения, и вдруг твое лицо искажается, легкие сжимаются, а вся нервная система запускает выброс микроскопических капель через комнату с поразительной скоростью.

Этот древний биологический рефлекс в разных формах свойственен многим другим животным. Задолго до того, как люди узнали о вирусах или аллергиях, организмы все равно нуждались в способе защитить свои нежные дыхательные ткани от пыли, патогенов, паразитов, дыма, пыльцы и всего остального, что окружающая среда могла на них обрушить. Чихание, по-видимому, стало эволюционным решением этой проблемы — и, хотя оно может быть резким и неэлегантным, оно все равно остается удивительно эффективным.

Однако, несмотря на его повсеместность, ученые все еще находятся в процессе выяснения тонких деталей того, как работает чихание и почему оно вообще развилось. Вот что современные исследования выявили о том, почему мы чихаем, почему наши глаза закрываются при этом и почему не все живые существа на Земле способны к этому рефлексу.

Чих — это аварийный механизм очистки воздуха

Чихание — это прежде всего защитный рефлекс. Согласно обзору 2025 года в журнале Frontiers in Neuroscience, чихание начинается, когда специализированные сенсорные рецепторы внутри слизистой оболочки носа обнаруживают раздражение. Эти раздражения, как многие знают, бывают самых разных форм и размеров: пыль, пыльца, соединения перца, холодный воздух, вирусы, воспалительные химические вещества или даже механическая стимуляция от случайной частицы, застрявшей в носу.

Эти сигналы передаются в основном через ветви тройничного нерва (одного из основных чувствительных нервов лица) к сетям в стволе головного мозга, которые иногда collectively называют «центром чихания». Затем, после активации, мозг быстро координирует реакцию всего тела.

Сначала следует глубокий вдох. Затем голосовая щель закрывается, что на короткое время задерживает воздух внутри легких, в то время как мышцы груди и живота сокращаются; в свою очередь, давление нарастает. Наконец, голосовая щель резко открывается, с огромной скоростью выбрасывая воздух через нос и рот — почти 100 километров в час (62 мили в час), согласно обзору 2025 года.

Эта последовательность разворачивается всего за доли секунды и включает удивительную координацию между дыхательными мышцами, мышцами лица, горлом и путями вегетативной нервной системы. И хотя чихание может казаться несколько хаотичным изнутри, с неврологической точки зрения это высокоорганизованное и хорошо скоординированное событие.

На протяжении десятилетий ученые полагали, что основная цель чихания — просто удалить раздражители из верхних дыхательных путей. Это объяснение, по-видимому, все еще верно: чихание физически изгоняет слизь, частицы, микробы и аллергены до того, как они смогут проникнуть глубже в дыхательные пути.

Однако, как отмечается в обзоре 2025 года, новые гипотезы предполагают, что рефлекс может также служить для перераспределения слизи по носовой полости; считается, что это улучшает захват и разбавление вредных частиц, а не просто выдувает их наружу. Это означает, что чихание может частично функционировать как механизм поддержания более широкой иммунной защиты носа — что делает его немного менее отвратительным и немного более впечатляющим.

Почему ваши глаза закрываются, когда вы чихаете

Почти каждый слышал миф о том, что глаза закрываются во время чихания, чтобы они не выскочили. Но с анатомической точки зрения это абсолютная чушь. Ваши глаза очень прочно закреплены в глазнице мышцами, соединительной тканью и окружающим жиром. Чих не создает достаточного внутреннего давления, чтобы вытолкнуть их, как пробки от шампанского.

Итак, если это объяснение несостоятельно, то почему же наши глаза закрываются? Обзор 2007 года в журнале Current Allergy and Asthma Reports предполагает, что ответ связан с самим рефлексом чихания, в частности с тем, как он одновременно задействует несколько путей черепных нервов. Когда цепь чихания активируется в стволе мозга, ваш организм координирует не только дыхательные мышцы; он также активирует мышцы лица. К ним относится круговая мышца глаза, отвечающая за закрытие век.

Это означает, что закрытие глаз может быть частью самой программы чихания. Исследователи полагают, что это может выполнять защитную функцию. Чихание с силой изгоняет слизь и находящиеся в воздухе частицы; рефлекторное моргание может помочь защитить глаза от загрязнений, движущихся вверх по лицу. Но, вероятно, на этом защитный механизм и заканчивается; закрытие век не удерживает глаза от вылетания из глазницы.

Однако в целом самое простое неврологическое объяснение заключается в том, что как только начинается рефлекс чихания, соседние двигательные пути становятся широко активированными. Вероятно, именно это и вызывает характерное сморщивание лица, связанное с чиханием.

Однако мало кто знает, что закрытие глаз не является строго обязательным. Некоторые люди могут держать глаза частично открытыми во время чихания, особенно если они сознательно пытаются это сделать. Это говорит ученым о том, что рефлекс сильно связан, но не является абсолютно жестко запрограммированным вне сознательного контроля. Но все же большинство из нас инстинктивно проигрывают эту битву.

Почему яркий солнечный свет заставляет некоторых людей чихать

У некоторых людей (около 25% населения) выход на яркий солнечный свет может вызвать приступ чихания. Это явление официально известно как световой чихательный рефлекс, или как «Аутосомно-доминантная холинергическая гелио-офтальмологическая вспышка» — неофициально удостоенное впечатляющего акронима СНЕЕЗ (ACHOO syndrome).

Какое-то время ученые предполагали, что этот рефлекс был просто случаем перекрещенных связей где-то глубоко в стволе мозга: свет стимулирует глаза, близлежащие цепи чихания случайно активируются, и происходит чих. Затем, в исследовании 2010 года, опубликованном в PLOS One, исследователи раскрыли настоящие нейронные основы этого явления.

В эксперименте авторы исследования подвергали как «световых чихателей», так и не-чихателей воздействию визуальных стимулов, включая мигающий свет, одновременно записывая активность их мозга с помощью ЭЭГ. В целом они обнаружили измеримые различия между участниками в том, как сам мозг обрабатывает визуальную информацию.

По сравнению с контрольными субъектами, у световых чихателей наблюдалась повышенная возбудимость зрительной коры, особенно в области, называемой клин (cuneus), которая помогает обрабатывать входящие визуальные стимулы. Это предполагает, что световые чихатели необычайно чувствительны к яркому свету с самых ранних этапов зрительной обработки.

Более того, участники, сообщавшие о более сильных покалываниях в носу во время воздействия света, также показали повышенную активацию в островковой и вторичной соматосенсорной коре — двух областях мозга, участвующих в телесных ощущениях и сенсорной интеграции. Это означает, что мозг может смешивать визуальный ввод с физическими сенсорными переживаниями способами, которые обычно не происходят.

По этой причине исследователи предположили, что световые чихи не так рефлекторны, как считалось ранее. Скорее всего, они вовлекают кортикальные области более высокого порядка, ответственные за совместную обработку зрения и телесных ощущений. Если бы это был истинно классический рефлекс (как коленный рефлекс в кабинете врача), то он действовал бы в значительной степени без сознательного участия коры. Но световой чих, по-видимому, задействует более широкие сенсорные сети в самом мозгу, так что это не так.

С практической точки зрения это означает, что некоторые люди могут чихать на солнце, потому что их мозг необычайно чувствителен к визуальной стимуляции и потому что эта повышенная зрительная активность со-активирует сенсорные области, связанные с раздражением в носу и на лице.

Чихают ли все животные?

Люди далеко не единственные, кто чихает на планете. Многие млекопитающие чихают, включая собак, кошек, лошадей, приматов и грызунов. Птицы также демонстрируют чиханиеподобные респираторные выбросы, и даже некоторые рептилии делают это. У этих групп функция, по-видимому, в целом схожа: очистка дыхательных путей от раздражителей, патогенов, слизи, паразитов или избыточных выделений.

Но не все животные чихают, потому что не все животные обладают анатомическими механизмами, необходимыми для чихания. Это связано с тем, что настоящий чих обычно требует нескольких компонентов:

Дыхательная система, которая перемещает воздух под давлением
Сенсорные структуры, способные обнаруживать раздражение
Пути нервной системы, координирующие рефлекс
Дыхательные пути, через которые материал может быть с силой изгнан

Рыбы, например, не чихают в том смысле, в каком это делают млекопитающие. Хотя у них есть ноздри, эти структуры обычно участвуют в обонянии, а не в дыхании. Рыбы пропускают воду через жабры, а не воздух через легкие и носовые ходы. Некоторые виды могут с силой изгонять воду или мусор, но это не считается настоящим чиханием.

Насекомые находятся еще дальше. Их дыхательная система состоит из дыхалец и разветвленных трахейных трубок, которые доставляют кислород непосредственно по всему телу. У них нет централизованных носовых путей для очистки и нет доказательств рефлекса чихания, сравнимого с таковым у позвоночных.

С эволюционной точки зрения это говорит нам о том, что чихание тесно связано с жизнью на суше и проблемами дыхания воздухом, наполненным частицами, спорами, дымом, аллергенами и микробами. Как только организмы эволюционировали, обретя системы дыхания под давлением, им также понадобились механизмы для их защиты. При всей своей драматичности чихание может быть просто одной из старейших форм эволюционной уборки.

У вашего чиха есть эволюционная предыстория, создававшаяся миллионы лет. Насколько глубоки ваши знания об эволюции на самом деле? Пройдите мой забавный Тест на IQ эволюции, чтобы узнать.

Эта статья была первоначально опубликована на Forbes.com


Партнеры

Infopost

Экономика и технологии

BazaTV

Прямые трансляции

FoxNews.com.ru

Обсуждение ключевых тем

Jangyru

Новости