Naszą ewolucją kierowało pragnienie

Przedzieraliśmy się przez boliwijską amazonię, cali mokrzy od potu. Zakutani od stóp do głów w ubrania chroniące przed owadami szliśmy w chmarach komarów, omijając wystające korzenie, zwisające liany i ogromne mrówki. Wraz z mym miejscowym pomocnikiem Dino Nate’em i moją partnerką Kelly Rosinger podążaliśmy za Julio – jednym z mych przyjaciół z ludu Tsimane, który tego dnia był naszym przewodnikiem. Tsimane uprawiają małe poletka i trudnią się zbieractwem na tych rozgrzanych i wilgotnych terenach. Tuż za nami trzyletni syn Julio bez wysiłku mknął przez dżunglę, nie przejmując się upałem ani insektami, choć nie miał na sobie nic, co by go przed nimi chroniło. Moje wysiłki, by jakoś sobie z tym wszystkim poradzić, wyglądały przy nim żałośnie.

Zatrzymaliśmy się przy czymś, co wyglądało jak niewielkie drzewo, ale okazało się ogromną lianą. Julio wyjaśnił nam, że Tsimane wykorzystują takie liany, gdy znajdują się w starym lesie i odczuwają pragnienie. Zaczął walić maczetą w lianę ze wszystkich stron, wyrzucając przy tym w powietrze za każdym uderzeniem mnóstwo odłamków kory. Nie minęły dwie minuty, gdy dzierżył w ręku metrowej długości odcinek liany, z którego szparko ciekła woda. Trzymając koniec liany wprost nad ustami Julio przez kilka sekund łykał łapczywie strużkę, by ukoić pragnienie, a potem podał lianę mnie. Podstawiłem pod nią mój bidon i poczekałem, aż częściowo się wypełnił. Woda, lub raczej to, co z liany kapało, miała przyjemy smak – była słodka, lekko wapnista i jakby nieco gazowana.

W ramach moich badań terenowych pytałem Julio i innych członków plemienia Tsimane, jak zdobywają wodę w różnych miejscach – w domu, na polu, nad rzeką lub w lesie. Julio wyjaśnił, że są tylko dwa gatunki lian, które się do tego nadają – z pozostałych nie powinno się pić, bo można się rozchorować. Kiedy jednak wskazał mi te „pozostałe” liany, z trudnością mogłem dostrzec jakieś różnice między nimi. Liany to dość kłopotliwe źródła wody. Z objaśnień Julio wyłaniają się kluczowe pytania dotyczące ludzkich przystosowań: jak z perspektywy ewolucyjnej kształtowały się wykorzystywane przez nas strategie zdobywania potrzebnej nam wody, zwłaszcza w środowiskach, gdzie dostęp do świeżej i czystej był utrudniony?

Tam, w lesie, byliśmy w środowisku względnie bogatym w wodę, ale gdy oddalaliśmy się od strumieni i rzek, Julio wciąż świetnie wiedział, gdzie i jak ją znaleźć. Nie tylko ludzie dobrze dają sobie radę z wyszukiwaniem takich naturalnych źródeł – wiele zwierząt konstruuje mentalne mapy otoczenia pozwalające zapamiętywać istotne miejsca i dojścia do wodopoju, a niektóre potrafią nawet przekształcać w tym celu środowisko. Ale tylko my wznieśliśmy się w tym względzie na prawdziwe wyżyny.

Ludzie są bardziej uzależnieni od wody niż jakikolwiek inny gatunek ssaka.

W ciągu długiej historii ludzie w drastyczny sposób przekształcili swoje otoczenie, by zyskać łatwiejszy dostęp do wody. Weźmy historycznie rzymskie miasto Cezarea na terenie dzisiejszego Izraela. W czasach, gdy je zakładano, ponad dwa tysiące lat temu, na tym obszarze nie było wystarczającej ilości naturalnych źródeł i zbiorników wodnych dla utrzymania większego skupiska ludności. Z powodu strategicznego znaczenia miasta Rzymianie – wykorzystując niewolniczą siłę roboczą – wybudowali serię akweduktów doprowadzających wodę ze źródeł położonych w odległości do 16 km. Pozwoliło to zaopatrzyć w wodę do 50 tys. mieszkańców w ilości 145 l na osobę dziennie.

Współczesne miasta wykorzystują potężne sieci do rozprowadzania wody pitnej, co w ogromnej mierze przyczyniło się do poprawy sytuacji zdrowotnej mieszkańców. Gdy nie mamy problemów z wodą, nie zdajemy sobie sprawy, jak kluczowe jest jej znaczenie. Kiedy zaczyna jej brakować, nie przestajemy o niej myśleć. Wystarczy wzmianka o odcięciu dostaw wody lub o jej zanieczyszczeniu, by wywołać panikę.

Przy niedostatku wody w organizmie zaburzają się funkcje biologiczne i poznawcze. Gdy zabraknie jej zupełnie, śmierć następuje w ciągu kilku dni. Ludzie są bardziej uzależnieni od wody niż jakikolwiek inny gatunek ssaka. Niedawne badania ukazały, skąd to wzięło i jakie wykształciliśmy przystosowania, by sobie z tym wszechogarniającym pragnieniem poradzić. Okazuje się, że jesteśmy nie tylko tym, co jemy, ale też tym, co pijemy.

Woda i pot

Aby uzmysłowić sobie, w jaki sposób woda wpływała na przebieg ewolucji człowieka, musimy cofnąć się o kilka milionów lat do czasów, gdy rozgrywały się zdarzenia decydujące o naszej kondycji. Pomiędzy trzema a dwoma milionami lat klimat w Afryce, gdzie homininy (czyli przedstawiciele naszej biologicznej rodziny) się narodziły, znacznie się osuszył. To wtedy także z jednego z wczesnych homininowych rodzajów – Australopithecus – powstał pierwszy Homo. Przemianie tej towarzyszyły też zmiany proporcji budowy ciała: o ile australopiteki były niskie i przysadziste, o tyle Homo był wyższy i szczuplejszy, ze znacznie większą powierzchnią ciała. Spowodowało to zmniejszenie ekspozycji na promienie słoneczne z jednoczesnym zwiększeniem wystawienia ciała na działanie wiatru, co ułatwiło rozpraszanie nadmiaru ciepła i zapewniło lepsze wykorzystanie wody.

Ale na tym nie koniec. Wraz ze zmianą klimatu zamiast lasów pojawiły się obszary trawiaste, a ludzie stali się sprawniejsi w pokonywaniu znacznych odległości na dwóch nogach, co przyczyniło się do zrzucenia futra i rozwoju dużej ilości nowych gruczołów potowych. To jeszcze bardziej zwiększyło naszą zdolność do pozbywania się nadmiaru ciepła, a tym samym – co wykazali w swej pracy Nina Jablonski z Pennsylvania State University i Peter Wheeler z Liverpool John Moores University – zachowywania odpowiedniej temperatury ciała podczas poruszania się.

Kluczowym elementem tej historii są właśnie gruczoły potowe. U ssaków występują trzy ich rodzaje: apokrynowe, ekrynowe i łojowe. Gruczoły ekrynowe mobilizują wodę i elektrolity wewnątrz komórek do produkcji potu. U ludzi jest więcej gruczołów ekrynowych niż u jakichkolwiek innych naczelnych. Jak wykazała niedawna praca Daniela Aldea z University of Pennsylvania wraz ze współpracownikami, ta obfitość gruczołów ekrynowych wynika z serii mutacji genu zwanego Engrailed 1. W suchym powietrzu, jakie panowało w środowisku życia naszych sawannowych przodków, parowanie potu chłodziło skórę i naczynia krwionośne, co z kolei oznaczało obniżenie temperatury całego ciała.

Dysponując tak potężnym aparatem chłodzącym, wcześni ludzie mogli sobie pozwolić na większą aktywność niż inne naczelne. W rzeczy samej niektórzy badacze uważają, że polowanie wytrzymałościowe – gdy myśliwy goni ofiarę tak długo, aż ta ulegnie przegrzaniu – mogło być ważną strategią zdobywania pożywienia naszych przodków, której nie mogliby stosować, gdyby sami nie byli wolni od obaw o przegrzanie.

Ta nadmierna potliwość ma też jednak swoje słabe strony: zwiększa naszą podatność na odwodnienie. Martin Hora z Univerzita Karlova w Pradze wykazał niedawno wraz ze współpracownikami, że Homo erectus był w stanie stosować wytrzymałościowe polowanie na gorącej sawannie przez pięć godzin, tracąc przy tym około 10% masy swojego ciała. U ludzi współczesnych 10-procentowa utrata masy ciała z powodu odwodnienia jest uznawana za czerwoną linię, za którą pojawiają się poważne zakłócenia fizjologiczne i poznawcze, a nawet śmierć. Przekroczywszy ją, zaczynamy mieć problem z piciem i aby przywrócić stosunki wodne organizmu, potrzebujemy aplikacji płynów dożylnie.

Nasza podatność na odwodnienie oznacza, że jesteśmy w większym stopniu uzależnieni od zewnętrznych źródeł wody niż nasi małpi kuzyni i z pewnością znacznie bardziej niż zwierzęta przystosowane do życia na pustyniach, takie jak owce, wielbłądy czy kozy, które mogą pozbyć się od 20 do 40% masy ciała, nie ryzykując przy tym utraty życia. Zwierzęta te mają specjalny dodatkowy odcinek przewodu pokarmowego, zwany żwaczem, w którym mogą gromadzić zapas wody służący za zabezpieczenie przed ryzykiem odwodnienia.

Żyjące na pustyniach zwierzęta mają zresztą wiele innych przystosowań chroniących je przed niedostatkami wody. Niektóre z nich wiążą się z funkcjonowaniem nerek, które utrzymują równowagę między zawartością wody i soli w organizmie. Nerki u ssaków mają różne wielkości i kształty i mogą w różnym stopniu zagęszczać mocz, a przez to i oszczędnie gospodarować wodą. Na przykład żyjąca na pustynnych terenach USA i Meksyku chomikomyszka potrafi miesiącami obywać się bez wody, po części właśnie ze względu na nadzwyczajną wydolność jej nerek do koncentracji moczu. U ludzi zachodzi to na znacznie mniejszą skalę. Kiedy tracimy duże ilości wody na skutek obfitego pocenia się, włącza się złożony system hormonów i sygnałów nerwowych nakazujący naszym nerkom chronić wodę poprzez koncentrację moczu. Tyle że nasza ograniczona zdolność do tego typu działań sprawia, że o osiągnięciach chomikomyszek możemy jedynie pomarzyć.

Nie jesteśmy też w stanie zgromadzić zawczasu odpowiednich zapasów wody w organizmie. Wielbłąd potrafi zmagazynować wystarczająco dużo wody, by starczyło mu na tygodnie bez picia. Gdybyśmy spróbowali postępować podobnie, od razu zwiększyłaby się ilość oddawanego moczu. Wielkość naszych jelit i sposób opróżniania się naszych żołądków sprawiają, że nie jesteśmy w stanie szybko i na długo uzupełnić naszych zapasów wody. Co gorsza, jeśli będziemy pić za dużo i za szybko, możemy zakłócić naszą równowagę elektrolitów i doprowadzić do hiponatremii – nienaturalnie obniżonego poziomu sodu we krwi – stanu, który jest równie groźny (jeśli nie groźniejszy) niż zwykłe odwodnienie.

Nawet w sprzyjających warunkach, z łatwym dostępem do pożywienia i wody, ludzie zwykle nie są w stanie odzyskać całej utraconej w wyniku intensywnego wysiłku wody, przez co najmniej 24 godziny. By zachować tę chwiejną równowagę bilansu wodnego organizmu musimy stale uważać, by jej zanadto nie zakłócić.

Zaspokajanie pragnienia

Nie przypadkiem pytałem Julio o „ukryte” źródła wody (na przykład w lianach), z których Tsimane korzystają. Któregoś wieczoru w 2009 roku, mając już za sobą kilka tygodni prac terenowych w boliwijskim lesie, postanowiłem pod wpływem pragnienia i głodu skosztować wielkiego owocu papai. Wgryzałem się łapczywie w miękki miąższ, a sok obficie ściekał mi po brodzie. Choć niewiele sobie z tego robiłem, wkrótce – wróciwszy na noc do mojej moskitiery – zdałem sobie sprawę z popełnionego błędu.

W boliwijskiej Amazonii wilgotność nocą sięga 100%. Każdego wieczoru przed położeniem się do łóżka rozbierałem się do slipek, a resztę ubrania pakowałem ciasno do plastikowej torby, tak aby następnego ranka nie była cała mokra. Po mniej więcej godzinie leżenia i modlenia się o choćby najmniejszy wietrzyk poczułem przerażającą potrzebę: musiałem oddać mocz. Wiedząc, ile wysiłku będzie wymagało ubranie się, rozebranie i ponowne złożenie i zapakowanie ubrania, przeklinałem w myślach decyzję o zjedzeniu papai. A cały ten proces musiałem ponowić jeszcze raz tej samej nocy. Zacząłem się zastanawiać, ile wody mieściło się w tym owocu – wyszło mi, że około trzech szklanek. Nie dziwota, że nie dane mi było długo spać.

Nasza kulinarna eklektyczność jest zapewne najlepszą obroną przed groźbą odwodnienia. Jak doświadczyłem na sobie podczas tej nieszczęsnej nocy, pobieramy wodę nie tylko podczas picia – znacznych jej ilości dostarcza też jedzenie. W USA odsetek wody zdobywanej wraz z pożywieniem to koło 20%, ale u Tsimane – jak wynika z moich obserwacji – to już nawet 50. Również dorośli Japończycy otrzymują około połowy zapotrzebowania na wodę z jedzenia. W innych populacjach ludzkich stosowane są odmienne strategie kulinarne dla zaspokojenia wodnych potrzeb. Na przykład pasterze Daasanach ze wschodniej Afryki piją duże ilości mleka, które w 87% składa się z wody, a także wykopują z ziemi nasączone wodą bulwy i korzenie, które następnie żują.

Nasza kulinarna eklektyczność jest zapewne najlepszą obroną przed groźbą odwodnienia.

Nasi najbliżsi biologiczni kuzyni – szympansy – również wykazują behawioralne i kulinarne przystosowania do radzenia sobie z niedoborami wody: liżą wilgotne kamienie i używają liści w charakterze gąbek zbierających wodę. Prymatolożka Jill Pruetz z Texas State University zaobserwowała, że w bardzo gorących środowiskach, na przykład na sawannie Fongoli w Senegalu, szympansy poszukują schronienia w chłodnych jaskiniach, a wychodzą na żer raczej w nocy, niż wtedy gdy Słońce jest wysoko nad horyzontem; pozwala im to oszczędzać zapasy wody i unikać szoku termicznego. Tak czy inaczej małpy zaspokajają większość zapotrzebowania na wodę, jedząc owoce, liście i inne pokarmy.

Jak wykazał ostatnio Herman Pontzer z Duke University wraz ze współpracownikami, ludzie potrzebują znacząco mniej wody niż szympansy i inne wielkie małpy, i to pomimo naszej większej skłonności do pocenia się. Ale do nawodnienia organizmu wykorzystujemy w znacznie większym stopniu czystą wodę, a nie – jak szympansy – zawartą w pożywieniu. Określenie optymalnej ilości wody dla człowieka jest jednak trudne – w różnych populacjach, a nawet u różnych ludzi, może wyglądać inaczej. Obecnie mamy do czynienia z dwiema różnymi rekomendacjami dotyczącymi zapotrzebowania na wodę (w tym także tej z pożywienia). Pierwsza, autorstwa U.S. National Academy of Medicines, zaleca 3,7 l wody dziennie dla mężczyzn i 2,7 l dla kobiet (w przypadku kobiet w ciąży i karmiących te wartości wzrastają – odpowiednio – o 300 i 700 ml). Druga, przygotowana przez European Food Safety Authority, rekomenduje 2,5 litra wody dziennie dla mężczyzn i 2 litry dla kobiet (z identycznymi wzrostami w przypadku kobiet w ciąży i karmiących). Większe ilości dla mężczyzn niż dla kobiet wynikają z faktu, że męskie ciała są – statystycznie biorąc – większe i bardziej umięśnione.

Nie są to jednak uniwersalne rekomendacje. Zostały wyliczone na podstawie średnich populacyjnych uzyskanych dzięki badaniom prowadzonym w wybranych regionach. Ich celem było określenie zapotrzebowania na wodę wśród średnio aktywnych, zdrowych mieszkańców, żyjących w klimatach umiarkowanych lub przestrzeniach klimatyzowanych. W przypadku niektórych ludzi te wartości mogą być zawyżone lub zaniżone, zależnie od takich czynników, jak styl życia, klimat, aktywność, stan społeczny czy wiek.

W istocie zużycie wody waha się w szerokich granicach nawet w takich względnie bezpiecznych krajach jak USA. Większość mężczyzn potrzebuje średnio między 1,2 a 6,3 l dziennie, u kobiet te wartości wynoszą odpowiednio 1,5–5,1 l. W toku ewolucji u naszych przodków zapotrzebowanie na wodę również zapewne wahało się w znacznych granicach, zależnie od stopnia aktywności, temperatury, siły wiatru i intensywności promieni słonecznych, a także wielkości ciał i dostępności źródeł wody.

Warto jednak zauważyć, że dwoje ludzi w podobnym wieku i kondycji fizycznej i żyjących w tym samym środowisku może konsumować całkiem różne ilości wody, pozostając przy tym w dobrym zdrowiu, przynajmniej w krótkim okresie. Różnice te mogą wynikać z odmiennych doświadczeń we wczesnych okresach życia. W naszym życiu płodowym występuje krytyczny okres mający wpływ na wiele funkcji fizjologicznych, w tym także na sposób regulowania bilansu wodnego organizmu. Płód w łonie matki, a także noworodek karmiony piersią otrzymuje informacje na temat wartości odżywczej środowiska, a to może wpływać na zapotrzebowanie na wodę w późniejszym życiu.

U ssaków granice wrażliwości na niedostatki wody ustalają się już w łonie matki.

Badania eksperymentalne wykazały, że niedobory wody u ciężarnych szczurów i owiec prowadzą u ich młodych do drastycznych zmian w sposobie reagowania na odwodnienie. Potomstwo takich matek z utrudnionym dostępem do wody będzie wykazywało obniżone nawodnienie (tzn. ich mocz i krew będą bardziej zagęszczone) i mniejsze zapotrzebowanie na wodę, zanim odczucie pragnienia skłoni je do poszukiwania wody. Wyniki tych badań wskazują, że granice wrażliwości na jej niedostatki ustalają się już w łonie matki.

Tak więc bodźce dotyczące bilansu wodnego otrzymywane we wczesnych etapach życia mogą determinować, kiedy odczuwamy pragnienie i ile wody potrzebujemy dla jego zaspokojenia. W pewnym sensie zresztą te wczesne doświadczenia przygotowują niejako do stosunków wodnych panujących w środowisku życia przyszłych dorosłych. Jeśli ciężarna kobieta przebywa w warunkach stałych niedoborów wody, jej dziecko powinno być mniejsze i mniej skłonne do picia wody, gdyż są to cechy korzystne w miejscach, gdzie o wodę jest trudno. Taka zależność, choć prawdopodobna, wymaga jednak dalszych badań.

Bezwodna higiena

Choć doświadczenia z wczesnego dzieciństwa mogą determinować nasze zapotrzebowanie na wodę, to i tak nauka odnajdywania bezpiecznych źródeł wody jest ważnym życiowym imperatywem. Choć ja akurat miałem przykre doświadczenia z papają, Tsimane aktywnie poszukują bogatego w wodę pożywienia. W środowisku, gdzie trudno o czystą wodę, jedzenie zamiast picia może być niezłą strategią ochrony przed patogenami. Potwierdziły to zresztą moje badania: u tych Tsimane, którzy większość zapotrzebowania na wodę czerpali z jedzenia, w tym owoców (takich jak papaja), częstość występowania biegunek była wyraźnie mniejsza.

W wielu społecznościach narodziły się kulinarne tradycje, w których ważną rolę pełniły niskoalkoholowe napoje, mogące być istotnym źródłem zaspokajania zapotrzebowania na wodę, gdyż proces fermentacji zabija bakterie (z kolei jednak wysoka zawartość alkoholu zwiększa częstość oddawania moczu, co prowadzi do odwonienia organizmu). Jak wiele innych społeczności Amazonii Tsimane piją sfermentowany napój zwany chicha, wyrabiany z bulw manioku lub ich sproszkowanej postaci (kassawy).

Dostęp do odpowiednich źródeł wody to jedno z najstarszych i najważniejszych wyzwań stojących przed ludźmi. Nie powinno więc dziwić, że instynktownie tworzymy w umyśle mapę dostępnych źródeł wody, czy to będzie stacja benzynowa na autostradzie, oaza na pustyni, czy odpowiednie drzewo w dżungli. Gdy obserwowałem Julio, jak sprawnie obrabiał lianę, jego syn też bacznie na niego patrzył, ucząc się, jak zdobywać w lesie wodę. Tak przekazywana jest wiedza z pokolenia na pokolenie. A w przypadku człowieka pot jest świetnym wynalazkiem, pod warunkiem jednak, że łatwo jest uzupełnić zapasy wody.