Текст книги "Занимательная биология"

Автор книги: Игорь Акимушкин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 15 (всего у книги 24 страниц)

Зачем нам селезенка?

Когда я говорил, что кровеносные сосуды в нашем теле всюду замкнуты, один переходит в другой, нигде не обрываясь, я не сказал, что из этого правила есть исключение. Селезенка, большой гладкий «боб» в левом подреберье, подчиняется закону замкнутого кровообращения лишь наполовину. Строгая замкнутость капиллярной сети в селезенке тоже есть, но местами она нарушается, и кровь свободно изливается в ткань органа. Селезенка впитывает ее, как губка, и приберегает для нужного момента. Такой момент может наступить во время физического напряжения. Тогда селезенка быстро сокращается (кто не знаком с внезапной болью в левом боку, когда быстро бежишь?) и выбрасывает в кровоток дополнительно порцию крови. «Боб» при этом как бы производит переливание крови собственными силами.

Древние врачи называли селезенку «органом, полным тайн». «Селезеночные соки» приводят человека в плохое настроение, думали тогда. Недаром слово «сплин», то есть хандра, по-английски также и название селезенки.

Если верить поэту, то сплин терзал даже знаменитого «кота в сапогах». Как известно, этот плут остался при дворе «и был в чины произведен». Временами он ловил все-таки мышей, «чтобы себя развлечь и сплин, который нажил под старость при дворе, воспоминанием о светлых днях минувшего рассеять».

К этой весьма невеселой репутации селезенки часто добавляют еще одно безрадостное слово – «кладбище».

В крови взрослого человека, как было уже сказано, каждый день гибнет и заменяется новыми 450 миллиардов эритроцитов, 30 миллиардов лейкоцитов и свыше 400 миллиардов тромбоцитов. Вся эта армия обреченных клеток, проходя через сосудистое русло селезенки, надолго задерживается в ней. Ток крови здесь замедленный, и отмирающие, отслужившие свой срок кровяные элементы распадаются в селезенке. Потом они растворяются, и из них организм начинает строить новые клетки.

Точно так же селезенка «выуживает» из крови болезнетворных микробов и другие вредные вещества, за это полезное дело ее часто называют «фильтром».

Есть у селезенки еще одна обязанность: контроль за работой творящих кровь «конвейеров» костного мозга. В костном мозге, как уже говорилось, создаются все кровяные тельца, кроме лимфоцитов. Но сам костный мозг не в состоянии определить качество своей продукции: готова ли она или ее еще надо доделать. Зато хорошо в этом разбирается селезенка и не позволяет выпускать в кровяное русло неполноценные кровяные клетки, задерживает их.

И еще одна загадка селезенки: как ни важна ее служба, однако без вреда селезенку можно удалить. Больше того, иногда человек без селезенки не только неплохо себя чувствует, но даже и излечивается от некоторых болезней.

Бывает такая болезнь, когда у человека кожа покрывается вдруг черными пятнами, как шкура у леопарда. Скорбя о несчастной судьбе своей, человек горько плачет и плачет не слезами, а… кровью. И кровавые слезы и кровоподтеки на коже порождены одной причиной: мало в крови тромбоцитов.

Это мельчайшие сферические клеточки без ядер диаметром втрое меньше эритроцитов. В 5 литрах крови – полтора триллиона тромбоцитов. А когда их меньше, то кровь плохо свертывается, человека мучают кровотечения и кровоизлияния под кожу и в различные органы. Как уже говорилось, селезенка контролирует кроветворную работу костного мозга. Одной из причин уменьшения тромбоцитов может быть ее слишком строгий контроль.

Тромбоциты – многочисленные «дети» гигантских материнских клеток, называемых мегакариоцитами. Мегакариоцит умирает, давая жизнь тромбоцитам. Происходит это так: своими псевдоподобиями громадная клетка вползает в венозный капилляр и начинает отшнуровывать от тела одну за другой крохотные пластинки до тех пор, пока не израсходуется вся протоплазма. Остается лишь ядро. Ненужное, оно сморщивается и постепенно рассасывается. Естественно, если селезенка превысит свои полномочия и слишком затормозит работу костных конвейеров, то тромбоциты перестанут рождаться и в нужном числе поступать в кровь. Оперативное же удаление чересчур ретивого контролера излечивает больного.

Группы крови

Идея о том, что от человека человеку можно перелить кровь, стара как мир. Случалось, что реализация ее приносила людям спасение, но чаще человек с прилитой чужой кровью погибал в мучениях.

Австрийский врач Карл Ландштейнер первым в начале нашего века понял, отчего происходят удачи и неудачи при переливании крови.

Однажды он смешал на тарелке капли крови шести своих коллег и посмотрел в микроскоп. То, что он увидел, заставило призадуматься… На тарелке одни эритроциты сбились в кучки и напоминали гроздья винограда. Но другие не склеились, и в линзы было видно, что они лежат сами по себе, отдельно.

Ландштейнер решил, что «виноградные гроздья», иначе говоря, слипание эритроцитов происходит тогда, когда встречаются особые вещества эритроцитов с другим веществом, которое плавает в жидкой фракции крови, то есть в плазме или сыворотке. Вещество эритроцитов Ландштейнер назвал антигеном, его врага в сыворотке – антителом, а склеивание – реакцией агглютинации.

И сразу стало ясно, почему раньше благополучное переливание крови удавалось редко. Оказывается, антигены эритроцитов у разных людей разные. Разные у них и антитела. И агглютинация случается, когда встречаются несовместимые антигены и антитела.

По тому, какие в ней антигены и антитела, кровь человеческую медики разделяют на четыре основные группы: О, А, В и АВ.

В нулевой, или первой, группе вообще нет никаких антигенов. Вот почему эту кровь можно перелить любому человеку: агглютинации не случится, так как с донорской кровью не будут внесены чужеродные антигены.

Группа четвертая, АВ, не несет в своей плазме никаких антител, и поэтому к ней можно прилить кровь любой другой группы, чужеродные антигены некому будет «опротестовать»: нет их врагов – своих антител. А вот совместимость и несовместимость двух других групп решается несколько более сложно.

Если заранее обдуманно подбирать кровь донора к крови реципиента – того, кому ее вливают, – то переливание крови станет безопасным. Стоит ли говорить, сколько человеческих жизней спасло это открытие!

Некоторые биологи задают себе вопрос: не зависит ли от группы крови врожденная стойкость людей по отношению к некоторым болезням?

По-видимому, все-таки зависит. Статистика доказывает, что у людей с группой 0 чаще бывает язва двенадцатиперстной кишки (Англия, Дания, Норвегия, Австрия, США и Япония), с группой АВ – рак и язва желудка (Англия, Дания, Швейцария, Италия, США и Австралия).

И у супругов с разными группами крови нежизнеспособные дети рождаются чаще.

Химерами древние греки называли мозаичных, так сказать, чудовищ – слепленных, подобно сфинксу или грифону, из кусочков разных животных. У химер тело обычно было козье, хвост дракона, голова львиная, а из пасти, как из огнемета, бил фонтаном адский огонь.

Биологи (помимо одной породы странных рыб) называют химерами не сказочных созданий, а существ вполне реальных и совсем не страшных (многие весьма даже миловидны!).

Одна такая милая девушка-«химера» (в науке известная как «мисс М.») решила однажды стать донором. Как и полагается, сначала надо было установить ее группу крови. Но медикам это простое дело далось не легко. В капле крови «мисс М.», к которой прилили сыворотку с антителами против антигена группы А, некоторые эритроциты склеились, но многие и нет. Тогда попробовали сыворотку с другими антителами, потом с третьими, четвертыми… И только когда врачи прибавили сыворотку первой группы, все эритроциты «мисс М.» слиплись.

Оказывается, у этой девушки не вся кровь была собственной, значительная часть досталась ей от брата-близнеца. Вот такое смешение крови близнецов биологи и называют «химерой».

Эритроциты эмбрионов-близнецов нередко попадают от одного к другому и там остаются. Дети родятся со смешанной кровью и так продолжают жить. Но переселенцы мирно уживаются с местными эритроцитами и антителами под покровительством материнского тела, то есть до рождения. Но если уж прижились, то и после рождения продолжается их бесконфликтное сосуществование.

Не всякие близнецы носят «химер» в крови, а только так называемые неидентичные, происходящие из двух отдельно оплодотворенных половых клеток. У таких близнецов наследственность разная, поэтому разными могут быть и группы крови.

Антигены, которыми «нафаршированы» эритроциты, числом обильнее известных науке групп крови (а известно их сейчас вместе с подгруппами уже более четырех) и все происходят из вещества, условно обозначенного буквой «Н». В эритроцитах любой группы есть вещество Н. Мутации, которые и сейчас потрясают нашу наследственность, за миллион лет, пока обезьяна «происходила» в человека, изменили вещество Н в новые, более молодые (в эволюционном смысле) антигены. Они теперь задают тон, определяя химические свойства эритроцита (и, следовательно, группу, к которой относят его медики). Но древнее вещество Н в той или иной дозе неизменно присутствует рядом с новым антигеном.

Ноль как символ первой групп крови вовсе не означает пустоту, а говорит лишь о том, что в эритроцитах нет антигенов А и В. Вместо них есть зато вещество 0 – тоже полноправный групповой антиген.

Антиген А часто проявляет себя в трех разных лицах: А, А ₂и А ₃. А совсем недавно открыли еще одну его разновидность – антиген А ₄.

Групповые антигены, как видно, очень прочно «построены». Проходят века, целые народы и цивилизации исчезают с лица Земли, а структура антигена не меняется.

Американский ученый Бойд исследовал человеческие останки, вырытые антропологами из старых могил Мексики, Перу и Египта, и установил, что почти всех людей, населявших в древности эти страны, согревала кровь группы В.

Антигены, от которых зависят группы крови, наполняют не только эритроциты. Есть они во всех тканях и жидкостях нашего тела, кроме мозга и нервных клеток. Одни из них растворяются в жирах, другие в воде (и тогда покидают нас в минуты горя вместе со слезами).

Я уже говорил, что эритроцит буквально нафарширован антигенами: их в нем больше 50.

Как правило, каждому антигену соответствует враждебное ему антитело, и эта «несовместимая» пара составляет особую систему, которую принято называть по первой букве или по всей фамилии того человека, в крови которого был открыт антиген.

Есть антигенная система Кидд, Келл-Келано, система Лютеран, Даффи, система Р-р.

Но самая, пожалуй, знаменитая из них система «резус». Так назвали ее в честь макака-резуса: в его крови впервые обнаружили этот ныне столь известный антиген, который давно и терпеливо искали.

Резус-фактор

Еще перед войной ученые Левин и Стетсон близко подошли к разгадке тайны фетального эритробластоза – тяжелой болезни новорожденных, когда у детей происходит распад красных кровяных телец.

Казалось, злой рок преследовал некоторые семьи. Только первый ребенок (и то не всегда) рождался здоровым.

Левин и Стетсон решили, что виной здесь несовместимость антигенов и антител. Но каких именно, тогда сказать не могли.

Этот злосчастный антиген Rh, или резус-фактор, нашли сначала в крови обезьяны резуса, а потом уже у людей. Примерно 85 процентов европейцев несут его в своих эритроцитах: у них кровь, как говорят, резус-положительна. Но у других 15 процентов она резус-отрицательна, то есть лишена антигена Rh.

Может случиться (и случается такое нередко!), что муж несет в своей крови резус-фактор, а жена – нет. Тогда, если ребенок унаследует кровь матери (резус-отрицательную), он родится здоровым. Но если по наследству отец передаст ему свой резус-фактор, то семью ждет трагедия, по-научному именуемая резус-конфликтом.

Если в плаценте, которая заменяет зародышу и легкие и желудок, есть какой-нибудь дефект, то кровь эмбриона может просочиться в кровь матери. И если просочившаяся кровь несет резус-фактор, а у матери его нет, тогда, подчиняясь биологическому закону «неприятия чужого», ее лейкоциты сразу же начнут производить и выбрасывать в кровь антитела к новому для них антигену.

Позднее, когда женщина станет вынашивать второго ребенка, эти антитела через тот же или иной дефект в плаценте попадут в кровь эмбриона и произойдет фетальный эритробластоз. То есть, по существу, та же реакция, которую Ландштейнер наблюдал впервые на фарфоровой тарелке: антитела, атакуя антигены, заставляют эритроциты слипаться. Слипаясь, те разрушаются.

И если случай тяжелый, то у эмбриона разрушается так много эритроцитов, что он погибает до рождения. Но часто рождается и вскоре умирает.

Теперь, когда причины резус-конфликта стали хорошо известны врачам, новорожденным младенцам с фетальным эритробластозом делают массивные, или тотальные, переливания крови, заменяя почти все или все их эритроциты новыми. А резус-отрицательных матерей обслуживают особые родильные дома, которые всегда готовы спасти их кровно «несовмещающихся» детей.

Несовместимость по резус-фактору угрожает гибелью не только младенцам, но и многим взрослым, которым неквалифицированно переливают кровь. Но тут все наоборот: страдает не тот, у кого есть резус-фактор, а тот, у кого его нет. Опасно переливать резус-положительную кровь человеку с кровью резус-отрицательной: его антитела, атакуя чужеродный антиген Rh, заставят эритроциты агглютинировать, а за этим следует смерть.

Каждый человек с резус-отрицательной кровью должен был бы носить у себя на груди, на видном месте, татуировку: «Я резус-отрицательный!», чтобы, если случится с ним беда и он потеряет сознание (при какой-нибудь катастрофе), ему в спешке, желая спасти, не перелили бы резус-положительную кровь.

Но, кажется, таких высокосознательных людей на земле еще очень мало.

Не всем народам страшен резус-конфликт. Есть страны, в которых все люди (а не 85 процентов, как в Европе) несут в эритроцитах резус-фактор. Он настолько распространен в Африке, что его часто называют также и африканским антигеном.

Новорожденным японцам и вообще всем малышам Азии злополучный «резус» тоже не угрожает. Известно, что американские индейцы, так сказать, поголовно наделены антигеном Rh.

Напротив, испанские баски, ближайшие, как теперь считают многие лингвисты, родичи наших грузин, поселившиеся на другом конце Европы, на Пиренеях, могут быть очень ценными донорами: у них, как правило, резус-отрицательная кровь. (Если грузины действительно кавказские баски, как иногда утверждают, то и у них антиген Rh не должен, по-видимому, преобладать.)

Человеческие расы, развиваясь в известной изоляции одна от другой, вместе с разными расовыми особенностями приобрели (путем мутаций) и закрепили в своей наследственности (путем естественного отбора) преимущественно те или иные антигены и антитела, а вместе с ними и группы крови.

В Западной Европе, например, в среднем только 4 процента людей наделены четвертой группой крови (то есть АВ); 47 – группой А (то есть второй); 6 – группой В; 43 процента европейцев «универсальные доноры»: у них нулевая (первая) группа.

В Азии же совсем иное соотношение: там преобладают «универсальные реципиенты» (АВ) и обладатели третьей группы (В).

Некоторые фантасты в своих ненаучных мечтах о невозможном называют человека пришельцем из других миров. Но, увы, человек – существо насквозь земное. Корнями всех веществ, его составляющих, он уходит глубоко в земную почву. Лишнее доказательство его автохтонного, местного, происхождения – групповые антитела и антигены в человеческой крови. Их природа создала задолго до того, как обезьяна породила первого человека, и он получил их по наследству от своих предков – животных.

Антиген А, например, очень широко, как говорят, распространен в животном царстве. Его нашли не только у людей, но и в эритроцитах баранов и свиней. Антиген В имеет близкого родича в крови кролика. Больше того: наше кровяное родство со всякой жизнью на планете Земля перешагнуло мир зверей и вступило в растительное царство. Семена многих растений наделены, оказывается, веществами, которые весьма сходны с защитными антителами животных. Бойд, один из исследователей этого удивительного феномена, рассказывает о своем открытии так:

«Я попросил одного из моих ассистентов купить сушеной лимской фасоли. Почему я попросил купить именно лимскую фасоль, а не обычную фасоль или горох, я не знаю до сих пор. Однако если бы мы купили любой другой сорт фасоли, мы бы не открыли ничего нового. Лимскую фасоль размололи и растворили в солевом растворе. Полученный экстракт интенсивно агглютинировал эритроциты одних людей и очень слабо либо совсем не агглютинировал эритроциты других. Нам стало ясно, что агглютинин из лимской фасоли полностью специфичен для А – антигена человека». (Так же враждебен по отношению к нему, как и антитело «а» кровяной плазмы.)

Чтобы новыми фактами укрепить идею о человеческой «приземленности», расскажем о тканевых антигенах, еще более универсальных для всего живого на Земле веществах.

В мышцах сердца человека есть, например, антиген, который чувствует себя как дома и в сердце обезьяны, быка, курицы, ежа, ужа и лягушки. Антигены, обосновавшиеся в хрусталиках глаз, одни и те же у многих видов животных. Антигены человеческих волос близки к антигенам рогов и копыт разного копытного и рогатого скота.

Так что если человек и прилетел когда-нибудь очень давно с Марса или еще откуда, то не иначе, как на сверхноевом ковчеге, на котором хватило места для всей живности, ползающей, плавающей, летающей, прыгающей и цветущей теперь на Земле.

Но вообразить такое даже фантасты не способны.

Глава IX
Добывают хлеб свой насущный

Самый миниатюрный в мире ротик

Помните амебу: я рассказывал, как она питается. Ползла, ползла и наткнулась на зеленый шарик – микроскопическую водоросль, обняла ее ложноножками, обтекла полужидким телом со всех сторон, и водоросль уже внутри амебы.

С амебы все и началось. У нее (и ее родичей жгутиконосцев) был первый в мире желудок. Вернее, первая импровизированная модель желудка: пищеварительный пузырек – вакуоль.

Как только водоросль (или бактерия), «утонув» в амебе, погружается в ее протоплазму, сейчас же эта протоплазма как бы немного отступает, сторонясь своей добычи, и в пустоту натекает жидкость: образуется внутри амебы (и вокруг водоросли) пищеварительная вакуоль <sup>[57]57
  Не путайте ее с пульсирующей вакуолью, которая своего рода «сердце» амебы!


[Закрыть]</sup> .

«Пищеварительная» потому, что в соках, ее наполняющих, растворены разные ферменты. Например, пепсин, которого немало и в нашем желудке. От этих ферментов жгутиконосцы (амебы «глотают» их порой по сто штук!) через сутки, а то и через полсуток превращаются в… молекулы: глюкозу, мальтозу, глицерин, жирные кислоты и в пептиды.

В общем перевариваются. Потом всасываются в протоплазму амебы из вакуоли-желудка. А что не переварилось, амеба в себе не бережет, выбрасывает наружу: вакуоль течет вместе с протоплазмой к краю амебы – любому концу ее тела – и, прорвавшись через тонкую пленочку эктоплазмы, то есть через «кожу» амебы, выливается прочь.

Значит, 2–3 миллиарда лет назад в мире уже просило есть нечто похожее на желудок.

Вторым изобретением по части добычи и переработки пищи был рот. Первую его модель, еще очень примитивную, мы видим у древнейших из древнейших животных (или растений?) – у жгутиконосцев. Их самый миниатюрный в мире ротик жадно раскрылся малюсенькой дырочкой на крохотном тельце у корней беспокойных жгутиков. Но вначале это была даже и не дырочка, а «воспринимающий» бугорок – кусочек мягкой и липкой протоплазмы. Затем липкий бугорочек словно провалился внутрь и получился ротик-дырочка и за ней тоннель: глотка. И рот и глотку немного усовершенствовали потомки древних жгутиконосцев, обросшие ресничками инфузории.

Реснички на инфузории колышутся, как хлеба в поле; гребут по воде, словно весла у галеры, и инфузория плывет. Эти же реснички загоняют и пищу (бактерий) в рот – глубокую воронку в теле инфузории. На самом дне воронки навстречу попавшим туда бактериям приблизительно каждые две минуты образуется пищеварительная вакуоль. Заключив пленников в свои соки, она отрывается от воронки и отправляется в турне по инфузории. Путь вакуоли внутри протоплазмы вполне определенный: обычно вперед, к переднему концу инфузории, потом полукруг направо и снова назад к месту старта, опять поворот и вперед – цикл замкнулся. Но вакуоль не остановилась: снова и снова кружится маршрутом нам известным.

Описав вместе с вакуолью несколько таких кругов, пища в ней переваривается. Переваривают ее в основном те же самые биологические катализаторы – ферменты, которые работают и в нашем желудке и кишках. Изобретены они были на заре жизни и с тех пор почти не менялись.

И так же, как и внутри нас, пища в инфузории, перевариваясь, проходит через две фазы – кислую и щелочную. Сначала сок в вакуоли кислый (как у нас в желудке). Он убивает и чуть разлагает бактерий, действуя на них кислотой и ферментом пепсином. Потом постепенно (к концу первого оборота) сок, наполняющий импровизированный желудок инфузории, превращается в щелочной, и тогда за дело принимается трипсин (как у нас в тонких кишках).

То, что ни пепсину, ни трипсину, ни другим ферментам переварить не удается, вакуоль выбрасывает вон, но не где попало, как у амебы, а только в одном определенном месте – через порошицу на заднем конце тела инфузории.

Значит, уже и отверстие, противоположное рту (не входное, а выходное), освобождало наших одноклеточных предков от обменных шлаков.

Но потом, позднее, про него на время вроде бы забыли. У одних из первых на Земле многоклеточных животных, кишечнополостных, был только рот – входное отверстие для пищи да слепо замкнутый желудок-кишка. А выходного – анального, порошицы – не было. Не было его (и до сих пор нет) и у низших, так называемых плоских, червей.

Только круглые черви, предки и родичи аскарид и немертины, развившиеся из червей плоских, снова обзавелись порошицей, без которой отлично обходились (и обходятся) кораллы и медузы.

Наконец, появляются в море рыбы и вместе с ними весь набор пищеварительных органов от зубов до прямой кишки. С тех пор, хотя рыбы, эволюционируя, превратились в амфибий, динозавров, птиц, зверей и, наконец, произвели человека, пищеварительный механизм, действующий внутри всех позвоночных, остался, по существу, таким же, каким был у первых рыб, резвившихся в соленой воде 500 миллионов лет назад.