Ученые долго пытались найти какой-то смысл в существовании жира. Попытки понять его можно проследить как минимум до античной Греции, где врачи верили, что жир – сгустки свернутой крови, которое чаще возникает в «холодных» организмах женщин. Они выдвигали гипотезы, что излишние телесные жидкости, такие как неиспользованное при кормлении молоко или мужское семя, превращались в жир, и подобное вело к вере в то, что тучные мужчины стерильны. Гиппократ писал о жире как «сырости» в теле, которая может привести к сексуальным нарушениям, если ее не удалять.
Идея, что жир состоит из телесных жидкостей, просуществовала много лет, хотя некоторые ученые и врачи достаточно давно пытались найти связь между жиром, пищей и энергией. Гален, греческий врач, расхваливал свою методу использования упражнений для «превращения громадного толстяка в человека нормального размера». Врач Генриха Восьмого Эндрю Бурде говорил, что сладкие вина сделали короля толстым. Теории жира фокусировались на пище и упражнениях, на связи, которую можно видеть невооруженным взглядом. Но только появление микроскопа в середине XVII века углубило наше понимание жира.
В 1670-х Антони ван Левенгук изготовил линзу, способную давать увеличение в двести раз. Ученые Европы использовали линзы Левенгука для изучения телесных жидкостей, частей растений, кусочков органов животных и всего прочего, что удавалось поместить под линзу. К большому своему удивлению они обнаружили, что животные и растения состоят из маленьких «пузырьков». Эти структуры в конечном итоге назвали клетками и на тот момент посчитали самыми маленькими живыми компонентами организмов. Ученые выяснили, что клетки являются самоподдерживающимися объектами, связанными друг с другом, и что они служат строительными блоками разных органов. Когда жир изучили под микроскопом, то оказалось, что он тоже состоит из клеток.
Уникальным в жировых клетках была способность хранить жир – большое его количество. Жировые клетки (также именуемые адипоцитами) могут растягиваться в тысячи раз от нормального размера, подвигая прочие клетки.
Клеточная теория семнадцатого века была усовершенствована благодаря молекулярной гипотезе века девятнадцатого. В 1874 французский химик Теодор Гобле пролил свет на структуру молекулы жира, показав, что это просто длинная цепь атомов углерода. Были идентифицированы различные типы молекул жира, и для них прижилось название «липиды». Совместив все эти находки, научное сообщество оказалось в состоянии создать определение телесного жира: это часть тела, состоящая из жировой ткани, составленной из адипоцитов, в которых содержатся миллионы жировых молекул, которые можно использовать как источник энергии.
Со временем стало ясно, что жировая ткань состоит не только из жира. Мягкий слой, окружающий наши тела, как выяснилось, в среднем только на три четверти жир, а последняя четверть – коллагеновые волокна, удерживающие его на месте, вены и нервы, кровь, мускулы, а также стволовые и иммунные клетки. Когда мы щиплем себя за бок на глубину в дюйм, мы на самом деле не ухватываем дюйм жира.
В двадцатом веке ученые расшифровали процесс, с помощью которого наши тела создают и используют жир. В 1936 году Рудольф Шёнхаймер и Дэвид Риттенберг из Колумбийского университета смогли проследить, как углеводы из пищи направляются в печень, где часть их превращается молекулы жира. Углеводы-ставшие-жиром затем разносятся током крови к жировой ткани и запасаются там как триглицериды (триплетная форма жировых молекул) для долговременного хранения.
После этого открытия исследователи поверили, что печень образует весь жир в теле. Но десятилетием позже Биньямин Шапиро и Хаим Эрнст Вертхаймер в Еврейском университете Иерусалима открыли, что адипоциты также могут производить свой жир. Ранее исследователи верили, что жир – лишь пассивное хранилище без метаболических свойств. Шапиро и Вертхаймер обнаружили, что жир обладает силой воспроизводить себя.
Учебник жира
В конечном итоге многочисленные находки ученых по поводу жира – как он создается, где хранится, как и когда наши тела его используют – сошлись, точно кусочки мозаики. Из возникшей картины стало ясно, что желудок, поджелудочная железа и тонкий кишечник разлагают нашу пищу на компоненты – аминокислоты, углеводы и жиры. Компоненты отправляются в систему кровообращения, частью запасаются непосредственно в тканях, и частью доходят до печени, где разлагаются и обрабатываются дальше. Печень берет переваренную пищу и превращает в вещества, которые тело использует для получения энергии, роста и восстановления. Печень трансформирует часть аминокислот, которые мы перевариваем, и использует их для создания белков, требующихся телу. Забирает остатки аминокислот, точно так же, как углеводы, сахара и жиры, и превращает их в три главных источника энергии: глюкозу, гликоген и жир.
Если вы хотите понять, как наши тела используют эту энергию, подумайте о деньгах. Точно так же, как денежные потоки используются при любом обмене в экономике, энергия требуется для каждой трансакции в наших телах. Деньги существуют в различных формах: наличные, банковские счета, долгосрочные вклады. Иногда нам требуется наличность, чтобы потратить прямо сейчас. В другие моменты нам просто надо, чтобы они находились под рукой и были готовы к использованию. И часть мы храним на тяжелые времена. В теле глюкоза представляет наличность, гликоген – банковский счет, а жир – депозит.
Глюкоза, одна из форм сахара, подобна наличности, поскольку она мгновенно обеспечивает текущие энергетические потребности тела. Мы получаем ее из тела, но она также производится печенью. В больницах глюкозой наполняют капельницы, чтобы внутривенно кормить пациентов, которые не способны есть. Как только уровень глюкозы в крови падает, наше тело начинает разлагать гликоген, добывая по одной молекуле глюкозы за раз, и сжигать их по мере необходимости.
Жир совершенно иной. В отличие от гликогена это не просто глюкоза, запасенная впрок и готовая к использованию. Молекулы жира (или жирные кислоты) представляют собой цепи, содержащие от четырнадцати до двадцати атомов углерода, соединенных вместе. Эти молекулы объединены по три, формируя триглицериды, длинные, мягкие и податливые в достаточной степени, чтобы паковаться достаточно плотно в жировых клетках. Когда в теле низок уровень глюкозы и гликогена, оно обращается к жиру и превращает его в необходимую энергию. Жир – депозит, до него не так просто добраться, но зато он безопасным образом хранит большое количество энергии.
Научный термин для процесса, с помощью которого наши тела создают жир, – липогенез, а разложение жира с выводом жирных кислот в обмен веществ называется липолиз. Липогенез большей частью имеет место после того, как мы поедим и обзаведемся излишком питательных веществ, которые можно запасти.
Когда мы перевариваем пищу, из поджелудочной железы высвобождается инсулин, сигнализируя клеткам тела, что близится время кормления, так что они должны быть готовы к приему питательных веществ и к превращению их в энергию для немедленного использования или создания запасов. После еды уровень глюкозы растет (наличности много), затем поднимается уровень гликогена (банковский счет пухнет от вливаний), часть жира из пищи запасается в жировой ткани, и затем излишек углеводов, сахара, жира и белка отправляются в печень, где они с помощью липогенеза превращаются в жир.