Наука о живом. Современные концепции в биологии
Шрифт:
Клетки членистоногих лишены ресничек: причина этого, несомненно, связана с тем, что они вырабатывают твердое скелетное вещество, так называемый хитин, из которого формируются плотный наружный покров и внутренние перегородки у насекомых и ракообразных, — ресничек нет даже в тех местах, где они, казалось бы, могли принести значительную пользу, например в дыхательных трубках насекомых, трахеях.
Эпителий и эпителиальные ткани. Если одинаково ориентированные однородные клетки расположены так, что тесно касаются друг друга и между ними не оказывается ни волокон, ни иных клеток, они называются эпителием, когда ограничивают выпуклую поверхность, и эндотелием, когда эта поверхность вогнутая. Однако иногда термин «эпителий» употребляется и в том и в другом случае как общий термин. Так, внешний слой кожи и роговица глаза всегда называются эпителием, а слой клеток, образующий внутреннюю выстилку роговицы, а следовательно, и внутреннюю выстилку передней камеры глаза, — эндотелием. Но особой последовательности тут нет, так как внутреннюю выстилку трахеи и пищевода всегда называют эпителием. Подобная непоследовательность объясняется обычаем и никого с толку не сбивает.
Соединительные ткани. В соединительной и опорной
Кожа. Помимо своих наиболее очевидных механических функций кожа еще и один из органов регуляции температуры тела и важное хранилище жировых отложений: у китов, например, кожный жировой слой может достигать полуметровой толщины. У большинства млекопитающих в коже имеется также мышечный слой, что позволяет им подергивать ею, как это делают собаки, но у людей такие мышцы сохранились только на лице и на шее — они называются мимическими.
Регенерационые возможности кожи, как правило, чрезвычайно преувеличиваются: на деле ее способности в этом отношении очень ограниченны. Особенно это относится к дерме. Утраченная в результате ожога, ссадины, раны или разрушающей инфекции вроде оспы, она заново не образуется, а то пространство, которое она прежде занимала, заполняет губчатая и очень богатая сосудами восстановительная, так называемая грануляционная ткань. При обычном течении событий грануляционная ткань покрывается сверху разрастающимся от краев раны эпителием — эпидермисом, однако она навсегда остается только замещающим органом: на ней не растут волосы, в ней не образуются потовые и сальные железы. Лежащая под эпидермисом грануляционная ткань образует плотные волокна соединительной ткани, но они не обладают характерной трехмерной структурой, как нормальная кожа. Заживление в той мере, в какой оно вообще возможно, происходит путем стягивания, т. е. принудительного сближения краев раны под действием еще не вполне понятных сил; силы эти, во всяком случае, могучи — широко известно, как способны они обезображивать лица и даже калечить, обездвиживая суставы и грубо вмешиваясь в работу мышц. Поэтому рубец от заживления ран выглядит довольно неприглядным, чему есть только одно извинение: силы естественного отбора не очень-то могли способствовать улучшению восстановительного {149} процесса, поскольку в природе животные, получавшие тяжелые раны, почти наверное погибали от бактериальной инфекции.
Поскольку естественный процесс заживления кожи столь неудовлетворителен, можно только радоваться, что современная хирургия сумела в такой степени его улучшить. Хирургическое средство — это пересадка кожи: тонкий слой кожи снимается с какого-нибудь неповрежденного участка и накладывается на участок, который необходимо покрыть. Пересаженная кожа сохраняет строение, характер волосяного покрова и остальные свойства того участка, с которого она была взята, и почти полностью предотвращает стягивание. Это хороший урок людям, которые полагают, что «природа лучше знает». Пересадка кожи — явное улучшение возможностей природы.
На первый взгляд кажется, что при пересадке кожи мы, излечивая одну рану, наносим другую, еще больших размеров, но на самом деле кожа участка-донора снимается до середины ее толщины, так что остается достаточно толстый слой соединительной ткани, чтобы предупредить стягивание и ускорить заживление. Новый поверхностный слой образуется путем разрастания эпителия от основания волос.
Волосы вырабатываются маленькими трубчатыми углублениями кожи, так называемыми волосяными мешочками (фолликулами). Несмотря на отдельные редкие исключения, можно считать общим правилом, что раз утраченные волосяные мешочки не восстанавливаются и число волос на протяжении жизни не увеличивается. Цвет волос, как и цвет окружающего их наружного слоя кожи, определяется деятельностью особых клеток, меланоцитов, которые вырабатывают и откладывают гранулы пигмента. Поскольку меланоциты могут возникать только из предшествовавших им меланоцитов, а не путем образования заново из каких-либо иных клеток, это значит, что в случае, если волосяной мешочек по каким бы то ни было причинам потеряет свой набор меланоцитов (они гораздо более, чем обычные клетки кожи, уязвимы для некоторых видов повреждений, в том числе наносимых излучениями), волос обесцветится и останется таким навсегда. Питание волоса осуществляется через небольшую сеть кровеносных капилляров вокруг {150} волосяного мешочка. Идея, будто можно ускорить рост волос или увеличить их количество путем втирания различных медикаментов в кожу головы, объясняется любопытной и вполне понятной путаницей мыслей, которая возникла под влиянием земледелия: и цветы, и сельскохозяйственные культуры полагается поливать, а их рост молено улучшить путем внесения удобрений, но ведь растения живые, они растут в основном из неорганического футляра почвы и питаются обычно с помощью своих корней, тогда как волосы — это мертвые структуры, вырабатываемые и выталкиваемые живыми органами, волосяными мешочками, которые, как и другие органы, получают питание через кровеносную систему. У человека цветной расы меланоцитов столько же, сколько и у белого, и расположены они на тех же местах, так что меланоциты не могут служить основой якобы существующего между ними анатомического различия: разница заключается лишь в активности этих клеток — меланоциты цветных вырабатывают больше пигмента. Но и при этом воздействие солнечного света может сделать темную кожу еще более темной. А потому люди, предпочитающие относительно более светлый цвет кожи, как правило, стараются избегать воздействия прямых солнечных лучей.
Все столь различные клетки организма являются потомками одной-единственной клетки — оплодотворенного яйца, — которая, следовательно, должна содержать всю генетическую информацию, необходимую для обеспечения правильного их сочетания в сложных тканях. По-французски этот поразительный ряд сложнейших изменений до сих пор называется «эволюцией»; по-английски его теперь называют иначе, и тем не менее вполне понятно, что Герберт Спенсер, излагая эволюционную теорию, поражался нежеланию своих современников рассматривать идею эволюционного происхождения видов, в то время как не менее поразительный процесс, отдаленно сходный с эволюцией, — развитие взрослого организма из одной-единственной клетки — они воспринимали как нечто само собой разумеющееся.
Глава 16 Системы циркуляции
Хотя жидкости скапливаются в отдельных местах тела — например, в перивисцеральной и мозговой полостях, в спинном мозгу и в передней камере глаза, — все они подвергаются процессу дренирования и обновления: это ни в коей мере не стоячее болото. В организме имеются две системы, по которым жидкости все время механически проталкиваются, — это система кровообращения и лимфатическая система.
Всем известно, что артерии — это сосуды, отводящие кровь от сердца к органам и тканям тела, и что вблизи сердца это очень широкие и прочные трубы, чье строение позволяет им противостоять сильному давлению, которое они испытывают. Чем дальше от сердца, тем они становятся более тонкими, разветвленными и менее прочными. В стенках артерий кроме соединительной ткани есть еще кольцеобразно расположенные мышечные волокна — ив стенках вен тоже, хотя у вен их меньше. По мере того как артерии становятся тоньше, все менее заметен и пульсирующий характер кровотока, в капиллярах же кровоток практически непрерывен. Капилляры — это последние разветвления кровеносных сосудов в тканях, тесно сплетенная сеть сообщающихся между собой тончайших трубочек, которая называется «капиллярным руслом». Капилляры (вопреки своему названию — «волосные» по-латыни — они гораздо тоньше волос) соединяются в венулы, венулы сливаются в вены, а вены в конечном счете возвращают кровь к сердцу. Никого не потрясет известие, что сердце — главный орган кровообращения, но этим дело далеко не исчерпывается. Из-за очень большого сопротивления, возникающего в капиллярах, а также из-за некоторой вязкости крови насосное действие сердца, {152} как правило, недостаточно для того, чтобы прогнать кровь к тканям, через них и обратно: его работа дополняется сокращениями мышц, которые сжимают тонкостенные вены и заставляют кровь двигаться по ним. В венах есть клапаны, обеспечивающие движение подталкиваемой таким образом крови только по направлению к сердцу. Иначе говоря, одна из важнейших функций кровообращения выполняется простыми сокращениями мышц. Так называемые артериовенозные анастомозы соединяют напрямую кровоток от конечных артериол к венулам и тем самым изменяют объем крови в капиллярном русле; эта система играет важную роль в регулировании теплоотдачи. В условиях, когда тепло необходимо сохранять, артериовенозные анастомозы проявляют тенденцию расширяться — это уменьшает приток крови в капиллярное русло и понижает потерю тепла.
Румянец смущения представляет собой любопытное психосоматическое явление: внезапное отключение артериовенозных анастомозов лица наполняет капилляры кровью, отчего и возникает характерное покраснение кожи.
У большинства участков тела имеется дополнительное кровоснабжение, вполне достаточное для того, чтобы предотвратить катастрофические последствия в случае прекращения подачи крови через одну артерию. Некоторые артерии, однако, являются конечными — в определенные зоны кровь доставляют только они. В этих зонах не существует дополнительного снабжения кровью, и последствия прекращения артериального кровотока в них чрезвычайно серьезны; одна из таких артерий — глазничная. Довольно странное исключение из общего правила, согласно которому кровоснабжение большинства участков тела не зависит от одной-единственной артерии, представляет артериальное кровоснабжение мышц сердца: оно обеспечивается двумя венечными артериями, однако между ними не существует никаких значительных соединений, хотя вся система кровообращения полностью зависит от непрерывности их работы. Не менее важно и кровоснабжение мозга, но здесь «виллизиев круг» — кольцо взаимосвязей между артериями на их пути к мозгу — выравнивает и давление, и распределение крови. {153}
Свертывание крови — любопытное и довольно загадочное явление. Удобное и на первый взгляд совершенно очевидное объяснение его роли заключается в том, что оно приостанавливает потерю крови через поврежденные стенки кровеносных сосудов, но это, возможно, только половина дела. Свертывание крови происходит слишком медленно и само по себе остановить кровотечение не способно — какая польза от того, что кровь свертывается, когда она уже вытекла? Гораздо вероятнее, что кровотечение останавливается благодаря сокращению мышечных волокон в стенках мелких артерий. Но свертывание крови надежно закупорит поврежденный сосуд, когда сокращения мышц прекратятся. А волокна фибрина в сгустке крови послужат почти идеальными строительными лесами для регенеративного роста.
Кровь представляет собой жидкую ткань, состоявшую из желтоватой, часто, особенно после еды, напоминающей молоко жидкости, в каждом кубическом миллиметре которой взвешены многие тысячи клеток. Сама эта жидкость называется плазмой и содержит белок фибриноген, вырабатывающий фибрин кровяных сгустков. Если изъять из плазмы все клетки, она свертывается в студнеобразную массу, а если фибрин втянет в кровяной сгусток все клетки крови и сгусток сожмется, как это обычно и бывает, то останется лишь светло-желтая жидкость, сыворотка, больше не способная свертываться; таким образом, грубо говоря, сыворотка — это плазма минус фибрин. Для большинства медицинских целей — например, для передачи антител в тех случаях, когда это требуется (см. гл. 13), — употребляется именно сыворотка, а не плазма.