Билл Шутт - Жуткая биология для безнадежных гуманитариев. Вампировые летучие мыши, пиявки и прочие кровососущие

Прежде чем мы слишком увлечёмся тем, насколько круты наши системы кровообращения, вы должны знать, что есть некоторые относительно крупные организмы, которые прекрасно обходятся без сложных систем кровообращения. Например, у насекомых открытая система кровообращения, она не замыкается в петлю между органами и сердцем. Гемолимфа (эквивалент крови) циркулирует по телу насекомого под действием сердечных спинных насосов. Она движется по сосудам, которые в итоге приводят к так называемым гемоцелям – пространству между органами. Внутренние органы буквально плавают в питательной жидкости, которая в конечном счёте просачивается обратно и возвращается в сердце через крошечные клапаны, называемые остиями.

Ключевым моментом здесь является то, что в отличие от животных, положим, позвоночных, кровообращение насекомых не участвует в транспортировке газов, таких как O 2и CO 2, или в обмене этих газов с тканями организма [46] Как и кровь позвоночных, гемолимфа переносит питательные вещества, гормоны и метаболические отходы. Также она участвует в свёртывании крови и отвечает за иммунитет. . Потребности москита в кислороде удовлетворяются через ряд отверстий (спиралей), которые находятся по обе стороны от его грудной клетки и живота. Воздух проходит из окружающей среды в дыхальца (которые также могут быть закрыты для предотвращения потери воды), а затем через систему из трубок, называемых трахеями. Постепенно трахеи становятся всё меньше и меньше и разветвляются в микроскопические сосуды, называемые трахеолами, через которые воздух, наконец, поступает для снабжения тканей и клеток.

Эта система прекрасно функционирует в рамках небольшого организма, но есть ограничения. Например, подобное трахеальное дыхание является основной причиной того, что комары и другие насекомые (постельные клопы) такого маленького размера. Более крупные животные состоят из слишком большого количества клеток, чтобы эффективно снабжаться кислородом через схожую дыхательную систему.

Кто-то из вас может спросить: подождите минутку, а как насчёт тех фотографий древних стрекоз с трёхфутовым размахом крыльев? Как они получали достаточно кислорода?

Есть данные, что в каменноугольный период (290–360 миллионов лет назад) благодаря обильной растительности и значительной площади лесных массивов в воздухе было большое содержание О 2, во много раз выше, чем в современном мире. Этого дополнительного O 2, по-видимому, было достаточно для поддержания жизнедеятельности крупных видов насекомых, которые использовали ту же трахеальную систему дыхания, что и их гораздо меньшие современные кузены.

Для обеспечения полноценной жизнедеятельности в человеческом организме должно постоянно находиться в среднем 4,5–5,7 литров крови. Плазма крови занимает 55 % этого объёма, а красные, белые клетки и тромбоциты – оставшиеся 45 %. Вода составляет около 92 % плазмы крови, а растворённые вещества – соответственно 8 %. Большинство этих растворённых веществ являются белками, вырабатываемыми в печени.

Чтобы считаться тканью, кровь должна состоять из нескольких типов клеток – и это так. Клетки крови (или корпускулы) бывают двух видов: эритроциты и лейкоциты. Эритроциты (от греч. erythrós – «красный») являются самыми многочисленными, составляя более 99 % клеток крови. Они выполняют одну-единственную функцию: переносят кислород и делают это с помощью гемоглобина, который заполняет клетки. Гемоглобин действует, как кислородный магнит, собирая его там, где он в изобилии (в лёгких), и сбрасывая в местах, где его не хватает (например, в тканях, клетки которых требуют постоянного поступления кислорода и питательных веществ). Гемоглобин настолько эффективен при переносе кислорода (по сравнению, скажем, с водой), что без него человеку потребовалось бы для этой цели 340 литров жидкости, циркулирующей в теле.

Однако гемоглобин, помимо кислорода, так же эффективно притягивает и углекислый газ. Это означает, что гемоглобин переносит потенциально смертельное вещество вместе с кислородом. Если гемоглобин доставит больше углекислого газа, чем кислорода, у мозга начнётся кислородное голодание, а это приведёт к потере сознания и в некоторых случаях даже к повреждению мозга и летальному исходу [47] Способность гемоглобина притягивать угарный газ и тот факт, что этот газ не имеет запаха, – две основные причины, почему каждый должен иметь в доме пару детекторов угарного газа. В самом деле, если вы читаете эту книгу и у вас дома нет детектора CO, отложите книгу прямо сейчас и идите в магазин (или закажите онлайн). Да, это настолько важно. .

Хорошо, вернёмся к клеткам крови.

Белые кровяные тельца очень разнообразны. Прежде всего, у них есть ядро, и они не содержат гемоглобин (поэтому не переносят кислород). Лейкоциты разделяют на две основные группы (гранулоциты и агранулоциты) в зависимости от того, выглядит ли их цитоплазма зернистой при окрашивании для просмотра под микроскопом [48] Используя центрифугу, кровь можно разделить на три основных компонента. Эритроциты (44 % объёма крови) будут располагаться на дне центрифужной пробирки, над ней расположатся лейкоциты и тромбоциты (1 %). Плазма жёлтого цвета окажется сверху, составляя наибольшую часть (55 %) объёма крови. Измеряя гематокрит, долю вращающейся крови, состоящей из эритроцитов, врачи могут проверить наличие таких состояний, как анемия (уменьшение количества эритроцитов) или полицитемия (увеличение количества эритроцитов). Для тех из вас, кому это может быть интересно, кровь не может свёртываться во время этой процедуры, вращаясь в гепаринизированных пробирках. .

Функционально некоторые лейкоциты (нейтрофилы и макрофаги) похожи на амёб. Вместо того чтобы искать пищу, блуждающие фагоциты (или свободные макрофаги) циркулируют по организму, выискивая чужеродные микроорганизмы, такие как бактерии и грибы, идентифицируя места их скопления. Другой вид макрофагов неподвижен и находится в лимфатических узлах или миндалинах. Подобно солдатам, которым поручено охранять форт, этот вид макрофагов стоит на страже здоровых клеток организма.

При встрече с захватчиком (который распознаётся по чужеродным белкам или специфическим химическим веществам) фагоцит всасывает его внутрь. Внутри фагоцита микроб-неприятель находится в заключении в мембранном мешочке, содержащем неприятное рагу из летальных ферментов, бактерицидов и сильных окислителей. В большинстве случаев результатом этого химического удара является разрушение клеточной стенки захватчика, за которым следует токсическая ванна и в конечном счёте смерть. Любой мусор, который остаётся, выбрасывается из фагоцита в процессе экзоцитоза.