Grg a prd

Kým sa pustíme do témy samotnej, asi by sme si mali položiť otázku, či to už v tejto rubrike predsa len nepreháňame. To už naozaj nemáme o čom písať, že skĺzavame k takýmto bulvárnym až vulgárnym témam? Nemá toto náhodou byť seriózny časopis? A ak áno, nemali by sa tu rozoberať oveľa vážnejšie veci? 

V jednej dávnej internetovej diskusii bola voči rubrike .veda v .týždni vznesená zásadná námietka, že sa venuje hlúpostiam, ako je napríklad mastná škvrna na vodnej hladine, a pritom ignoruje najdôležitejšiu vedeckú tému súčasnosti, ktorou je – podľa autora námietky – globálne oteplenie. Na obranu našej dnešnej témy uveďme, že keď už nič iné, tak aspoň súvisí s globálnym oteplením. 

Je všeobecne známe, že významným producentom metánu, ktorý je viac než 20-násobne účinnejším skleníkovým plynom ako oxid uhličitý, je hovädzí dobytok. Veľa ľudí sa pritom mylne domnieva, že kravy tento metán do ovzdušia prdia. Nie je to pravda, prdia len asi dve percentá celkového množstva. Zvyšných 98 percent metánu do ovzdušia grgajú.

Základnou zložkou plynov, ktoré vypúšťame – či už horným, alebo dolným koncom tráviaceho traktu – sú plyny, ktoré prehltneme. Hltáme najmä vzduch, a to jednak vtedy, keď prehĺtame potravu, a jednak vtedy, keď prehĺtame naprázdno. Okrem vzduchu občas hltáme aj oxid uhličitý, prítomný v rôznych nápojoch, od coca-coly cez pivo až po šampanské.

Ak sa v žalúdku nahromadí priveľa týchto plynov, žalúdok ich jednoducho vypustí. Teda, v skutočnosti to nie je až také jednoduché – ide o precízne koordinovanú činnosť niekoľkých orgánov, najmä pažeráka a bránice. Samotný žalúdok je v celej tejto hre relatívne pasívnym hráčom. 

Pažerák je asi štvrť metra dlhá svalová trubica, ktorou sa potrava dostáva z hltanu do žalúdka. Na začiatku aj na konci má táto trubica takzvané zvierače, t.j. časti, ktoré sú v normálnom stave stiahnuté, ale v prípade potreby sa vedia uvoľniť. Zvierače sú mimoriadne dôležité, pretože oddeľujú to, čo musí zostať oddelené – napríklad žalúdok s jeho agresívnou kyselinou, od pažeráka, ktorého sliznice nie sú pred touto kyselinou chránené. Nemenej dôležitá je schopnosť zvieračov občas vo svojom zovretí poľaviť – bez tejto schopnosti by sa jedlo do žalúdka dostávalo len veľmi ťažko. A rovnako ťažko by sa z neho dostávali plyny, ktoré sme prehltli.

Kľúčovým momentom grgnutia je krátkodobé uvoľnenie dolného pažerákového zvierača, ktoré umožní nahromadeným plynom prejsť zo žalúdka do pažeráka. Súčasne s uvoľnením zvierača vykoná bránica pohyb ako pri prudkom nadýchnutí. Tým sa zvýši tlak v brušnej dutine, a teda aj v žalúdku, a zníži tlak v oblasti nad bránicou, a teda aj v pažeráku. Práve táto prudká zmena tlakov vedie k výraznému toku plynov do pažeráka a odtiaľ uvoľneným horným pažerákovým zvieračom až do úst a z nich von. (Pri zvracaní sa do celej veci vložia okrem bránice aj brušné svaly, takže sa zbavíme nielen plynov, ale všetkého.)

Na rozdiel od kráv grgáme len to, čo predtým prehltneme. V našom jednoduchom žalúdku dochádza len k čiastočnému tráveniu prostredníctvom žalúdočnej kyseliny a niekoľkých enzýmov. Plyny sú preto obohatené prakticky len o výpary tejto kyseliny. Na rozdiel od nás kravy už v žalúdku výrazne trávia, čoho sprievodným javom je značná produkcia metánu. S týmto metánom nemajú kravy čo robiť, a tak sa ho zbavujú grganím.

Nie všetkých plynov sa však zbavíme, či už my, alebo kravy, týmto spôsobom. Časť plynov prejde do čriev, a tam sa ich zloženie začne meniť. Kyslík a oxid uhličitý sa v črevách do značnej miery vstrebú do krvi, takže zo vzduchu zostane najmä dusík. Ten je v hrubom čreve obohatený o ďalšie plyny, ktoré sú produktom metabolizmu baktérií tvoriacich prirodzenú črevnú flóru.

Tieto baktérie sa živia najmä polysacharidmi, ktoré my v tenkom čreve nedokážeme rozložiť. Takéto polysacharidy sú v rôznej miere zastúpené v rôznych potravinách a keďže fazuľa ich obsahuje relatívne veľa, je v črevnej flóre pomerne obľúbená. Výsledkom hodovania črevnej flóry je zmena zloženia črevného plynu, v ktorom popri dusíku a zvyškoch kyslíka a oxidu uhličitého získajú významné zastúpenie najmä vodík a metán.

Tieto dva plyny však nespôsobujú smradľavosť výslednej zmesi. Spôsobujú síce inú zaujímavú vlastnosť prdov, konkrétne ich horľavosť, ale za smrad naozaj nemôžu. Za tú môžu iné látky, vznikajúce pri trávení. Je to jednak sírovodík, ktorý je tiež horľavý, a okrem neho dve pozoruhodné zlúčeniny, nazývané skatol a indol. Molekuly týchto dvoch látok sú tvorené niekoľkými atómami uhlíka, niekoľkými atómami vodíka a jedným atómom dusíka. Atómy sú v molekulách usporiadané v dvoch šesťuholníkových prstencoch a výsledná štruktúra z nejakého dôvodu smrdí ako fekálie. Presnejšie povedané, fekálie smrdia práve pre prítomnosť skatolu, indolu a sírovodíka.

Zaujímavé pritom je, že skatol aj indol v malých koncentráciách celkom príjemne voňajú a sú súčasťou arómy mnohých kvetov, okrem iných napríklad aj jazmínu. Používajú sa v mnohých parfémoch a tiež ako aromatická prísada pri výrobe cigariet. Vo väčších množstvách sa však do parfémov ani do cigariet nehodia. Skatol a indol sú vynikajúcim príkladom toho, že všetkého veľa škodí.

Tak, a keď už sme si povedali niečo z biológie aj chémie, tak nakoniec ešte trochu fyziky. O zvuku vznikajúcom pri vypudzovaní plynov z tráviaceho traktu sa možno v odbornej medicínskej literatúre dočítať, že jeho zdrojom sú vibrácie príslušného zvierača – pri grganí ide o horný pažerákový zvierač, pri prdení o vonkajší análny zvierač. O tom, prečo sa tieto zvierače rozkmitajú (namiesto toho, aby sa len jednoducho otvorili) sa však už v spomínanej literatúre veľa nedozviete.

Základný princíp pritom vôbec nie je zložitý. Kľúčovú úlohu pri generovaní uvedených zvukov hrá Bernoulliho rovnica, o ktorej sa väčšina z nás učila na strednej škole. Táto rovnica hovorí zhruba to, že pri prúdení tekutiny je v miestach s väčšou rýchlosťou menší tlak. Verte či nie, práve preto sa zvierače, cez ktoré prúdi plyn, rozkmitajú.

Predstavme si, čo sa deje, keď zvýšime tlak plynu v pažeráku či čreve a zároveň čiastočne uvoľníme príslušný zvierač. Ak tlak narastie nad určitú hodnotu, prekoná silu zovretia a zvierač sa (čiastočne) otvorí. Cez otvorený zvierač začne prúdiť plyn, ktorý nadobudne značnú rýchlosť, a preto tlak tohto plynu podľa Bernoulliho rovnice výrazne poklesne. Nuž, ale keď tlak klesne, tak sa zvierač opäť uzavrie. Tým klesne rýchlosť plynu na nulu, čím sa tlak opäť zvýši a zvierač sa znovu otvorí. Celá sekvencia sa stále opakuje a toto opakovanie nie je nič iné, ako inkriminované vibrácie. (Poznámka pre znalcov: ak existuje rýchlosť plynu, pri ktorej sa sila, spôsobená jeho tlakom, vyrovná sile zvierača, potom systém osciluje okolo tejto rovnováhy, pričom nemusí nutne prichádzať k úplnému uzavretiu otvoru.)

Bernoulliho rovnica je pozoruhodná vec s množstvom dôležitých aplikácií. O niektorých sme sa učili, o iných nie. Ale aj tie, o ktorých sme sa neučili, vedia byť celkom zaujímavé.