Загадка малахитовых волос

С.М. Комаров
pic_2019_03_30.jpg

Иллюстрация: Мелинда Бек

Люди часто красят волосы, причем порой в весьма экзотические цвета — синий, зеленый, розовый. Это вызывает некоторое недоумение у окружающих, а порой и осуждение, однако обладатель яркой шевелюры не пугается, поскольку знает причину ее яркости. А вот когда волосы самопроизвольно меняют цвет, да еще на такой, которого у людей не бывает, впору испугаться. Хотя на самом-то деле ничего страшного тут нет, дело может оказаться вполне обыденным, и разобраться в нем под силу обыкновенному инженеру-водопроводчику. Например, причину массового позеленения волос белобрысых шведов из городишка Андерслёв нашел инженер Йохан Петерсон, за что был награжден Игнобелевской премией по химии за 2012 год.

Цвет волос человека зависит от того, сколько и каких пигментов содержится в волосе. Судьба, а точнее, эволюция, распорядилась так, что нет у нас ни зеленого, ни синего, ни желтого пигмента. А есть лишь три модификации темного меланина — красно-оранжевый феомеланин и либо черный, либо коричневый эумеланин. Соответственно, если много первого — получаются рыжие. Если много третьего — шатены. Если коричневого эумеланина мало, то выходят блондины, а если мало черного — люди с белыми волосами.

Меланин не может стать зеленым. Поскольку именно он придает окраску коже почти всем животным и рептилиям, возникает недоумение: откуда берутся, например, зеленые и голубые лягушки? Их окраска имеет не химическое, а физическое происхождение. Над слоем с пигментом лежат клетки с маленькими кристаллами — иридофоры. Они отражают лишь избранную часть солнечного спектра, — синюю. Выше лежат клетки ксантофоры. В них расположен желтый пигмент, который превращает синий свет в зеленый. Этот пигмент, кстати, получается из тех каротиноидов, что лягушка получает с пищей. Лягушки, у которых нет ксантофоров (или же ее кормили пищей без каротиноидов) так и остаются синими, а не будь у них иридофоров — прыгать бы им в коричневой или черной коже.

У человека и иридофоров нет ни в одном органе, и каротиноиды в волосы не поступают, максимум, что окрасится при излишнем потреблении морковки, — белки глаз. Однако случаи и позеленения, и пожелтения волос встречаются, пусть и нечасто. И вызывают серьезные опасения у объектов такого колористического курьеза. Вот, например, если поискать зеленые волосы в базе научных статей PubMed.ogr, то можно найти около десятка статей, где рассказано об этом явлении, причем первая приходится на 1977 год.

Однако, копнув глубже, как это сделали Михель Штихерлинг и Энно Кристоферс из клиники Кильского университета («Acta Dermato Venereologica», 1993, 73, 321–322), то окажется, что впервые случай позеления волос был описан очень давно — его в 1654 году упоминает некий Теодор Бертолинус в книге «История анатомических редкостей». И именно он связал это с действием меди, коль скоро случай был отмечен у рабочих, которые трудились на медном производстве. В XIX веке в научной печати были опубликованы еще две заметки о позеленении волос у старых медников. Затем выяснилось, что зеленая шевелюра может появиться у рабочих, связанных с обработкой и хрома, и никеля, и кобальта. Однако это все имеет отношение к промышленным рискам и решается улучшением условий труда.

Но что, если человек с металлургией не связан, а поплавал в бассейне и на следующий день позеленел, или, еще хуже, принял душ в свежепостроенном доме и — бац! — вышел из ванной комнаты с зелеными волосами? Что это было? Опять медь?

Икать причину можно либо научным методом, либо с помощью эрудиции и сообразительности. Следуя по первому пути, исследователи помещают волосы жертвы в микроскоп, рассматривают детали их устройства, с помощью микроанализатора, рентгена, а то и прибегая к атомной абсорбционной спектрометрии, определяют содержание и распределение по волосу металлов, точнее, металла: подозреваемый-то один, медь. Затем выясняют образ жизни пострадавшего и начинают исследовать окружающую его среду.

Например, изучая случай блондинки, волосы которой позеленели после плавания в бассейне («Annales de dermatologie et de venereologie», 1988, 115, 8, 807—812), группа французских исследователей выяснила, что, во-первых, волосы у нее очень плохие, кутикула — внешний слой, защищающий волосинку от невзгод, — практически отсутствует, и это произошло не столько из-за любви к плаванию, сколько от частой завивки и обесцвечивания. Неудивительно, что в такой волос внедрилось очень много атомов меди — ее концентрация в поверхностном слое составила 3900 мг/кг. Но откуда взялась эта медь? В воде бассейна сразу после происшествия ее концентрация оказалась довольно высокой — 9,94 мг/л, то есть почти в десять раз больше ПДК для питьевой воды. Однако позже она снизилась до 0,1 мг/л. Расследование показало: накануне в бассейн добавили содержащий медь препарат от водорослей, а потом воду не полностью сменили. Вот медь и осталась. Люди со здоровыми волосами не пострадали, а ослабленные — позеленели.

Не так действовал лауреат Игнобелевской премии Йохан Петерсон. Обладая широкой эрудицией, он, похоже, заранее знал, что зеленые волосы — это в девяноста случаях из ста проделки меди. Поэтому, занимаясь казусом Андерслёве, Петерсон не стал тратится на современные методы микроанализа, а решил обойтись простейшими замерами. Сначала его ожидала неудача: химический анализ показал, что концентрация меди в той воде, что использовали позеленевшие жители и жительницы города, находится в норме. Однако Петерсон проявил смекалку и упорство: провел повторный анализ. Только на сей раз не днем, а под утро. И тут-то медь была найдена в немалом количестве. Ну а далее простейшие соображения привели его в компанию, которая делала бойлер для этого дома. Оказалось, что для улучшения качества воды специалисты компании изготовили теплообменник, где вода нагревается, из чистой меди без какой-нибудь полуды. В горячей воде медь растворялась охотнее, чем в холодной, а ночью, когда расход невелик, накапливалась в воде, которая стояла в бойлере. Утром же она выливалась на тех, кто встал пораньше и принял душ. Если волосы были повреждены, медь на них оседала и, видимо, при взаимодействии с углекислым газом воздуха образовывала гидроксикарбонат — то самое вещество, из которого состоит малахит. У брюнетов и шатенов легкое позеленение не было заметно, а вот у блондинов и блондинок малахитовая окраска проявила себя во всей красе.

Строго говоря, случай в Андерлёве был не первой проделкой водопроводной системы. Штихерлинг и Кристоферс в упомянутом обзоре вспоминают еще один случай с улучшенным бойлером. Его поставили в доме во время ремонта, и вскоре у хозяйки, а она была блондинкой, волосы стали зеленеть, в то время как у мужа-брюнета ничего заметно не было; эта женщина также любила завивать волосы. В 2014 году американские педиатры сообщили о девочке с зелеными волосами, которая часто мыла их шампунем. Позеленели же они тогда, когда семья сняла новый дом, где несколько месяцев никто не жил: вода застоялась в медных трубах, накопила медь, и та осела на белых волосах девочки, котрые, видимо, от частого мытья повредились. Еще одно происшествие 1975 года было связано с тем, что у фторированой водопроводной воды оказалась высокая кислотность — медь стала растворяться из водопроводной арматуры.

Порой в позеленении волос пытаются обвинить хлор, которым обеззараживают воду в бассейнах. Как видим, прямо такая версия не соответствует действительности, однако косвенно хлор к этому причастен, поскольку разрушает волосы. Например, у профессиональных пловцов волосы часто обесцвечиваются, и сильнее всего эффект заметен у японцев, которые генетически либо черноволосые, либо рыжие. Исследование профессиональных пловцов-японцев показало, что их волосы становятся золотистыми. При этом кутикула, как правило, сильно разрушена, а меланоциты деградировали. Содержание серы в таких волосах понижено, а вот элементарный хлор в них присутствует, чего нет у людей, которые редко ходят в бассейн. Впрочем, аналогичное пожелтение волос наблюдается у тех, кто ходит под ярким солнцем без головного убора. Если для людей с темными волосами ничего удивительного в этом нет — меланин от ультрафиолета разрушается и волосы выгорают, то почему белые волосы становятся на солнце не белее, а желтее представляет собой научную загадку. Во всяком случае, исследователи и во втором десятилетии XXI века продолжают выяснять механизм столь необычного явления («Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology»).

Однако медью появление зеленых волос не исчерпывается — вспомним про упомянутые 10% других случаев. Медики отмечают, например, в свежем номере журнала «Anesthesiology» (2019, 130, 3: 445), что изредка волосы зеленеют от использования при наркозе пропофола. «Представьте себе, вы сделали наркоз, все прошло хорошо, операция окончена. Пациента увозят в палату, и вдруг через несколько часов приходит нянечка и говорит, что он позеленел. Конечно, случаи позеленения мочи от этого препарата известны. Но чтобы волосы! Интересно, что даже их сбривание не помогло — лишь через два месяца после операции волосы снова стали седыми. Видимо, при распаде пропофола образуются фенолы, которые собираются в кожном жире на голове, и, сало, оказавшись на волосах, придает им окраску», — рассуждает Клей Смит, блогер медицинского портала «JournalFeed», комментрруя статью. Спонтанное позеленение волос у пациента с фенилкетонурией упоминуто и в обзоре Штихерлинга с Кристоферсом.

Видимо самый необычный случай позеленения белых волос произошел в 70-х годах с белыми медведями из зоопарка Сан-Диего («Химия и жизнь» 1979 №10). Их шерсть, видимо, также была повреждена (все-таки субтропики это отнюдь не самые комфортные условия для северных зверей), и в ней поселились цианобактерии. Причем поселились не снаружи, а внутри каждого волоска — у медведей они полые для лучшей теплоизоляции. Поэтому извести таких навязчивых сожителей никак не удавалось. Ну а медь с волос у позеленевших людей удаляют специальными шампунями. Если же установить причину, убедиться, что это именно медь, а не какое-то заболевание, и появляется она из медных труб, то есть пойти по пути Йохана Петерсон, тогда с позеленением можно покончить раз и навсегда. Нет, не заменить бойлер или трубы – это дорого, – а либо мыться холодной водой, либо долго спускать горячую. Тогда никто на улице не станет показывать пальцем на человека с зелеными волосами.

Разные разности
Исполины против микропластика
Ученых интересует, как ведет себя микропластик в разных средах и как от него защититься или избавиться. И тут пришла подмога, откуда не ждали. Руку помощи с узловатыми крючковатыми пальцами протянули нам дубы.
Светящаяся петуния
Что вы скажете по поводу петунии, чьи цветки светятся в темноте подобно светлячкам? Скажете — небывальщина? Нет. Такие петунии уже появились на рынке. И появились они благодаря российской биотехнологической компании «Планта».
«Царица полей» против мышьяка
У кукурузы как кормовой культуры есть масса достоинств. Недавно ученые обнаружили у нее еще одно необычное свойство. И связано оно с мышьяком.
Живая музыка против консервированной
Музыка — это великолепный инструмент, который при умелом использовании позволяет нам перенастраивать свой мозг, регулировать состояние нервной системы, быстро переключиться и давать мозгу возможность отдохнуть. Но здесь возникает вопрос. Если сл...