Алексей Пахневич - Я познаю мир. Анатомия

Эта уникальная способность позволила человеку значительно улучшить свои условия жизни: сначала придумать стрелу, колесо, плуг, нож, хижину, а потом многоэтажный дом, самолет, автомобиль, космический корабль и, как это ни печально, ядерное оружие. Но вы спросите, что же объединяет нас, людей XXI века, и первобытных людей, одетых в шкуру и пользующихся каменными орудиями? Ведь прошли тысячи лет, за это время могло же что–то измениться. И да и нет. Время не проходит бесследно ни для одного вида живых существ, что–то обязательно меняется. И тем не менее если было бы возможно сравнить анатомию человека современного и первобытного, то отличия оказались бы несущественными. Часто именно анатомия позволяет сравнить различные виды и роды живых организмов, чтобы сделать заключение об их родстве.

Человек разумный – всего лишь один вид из многомиллионного разнообразия видов живых существ, которые живут вокруг нас. Казалось бы, всего один вид, изучить который за многие века можно было бы досконально, тем более что в настоящее время существует множество новых технологий. Но эта задача оказалась не столь простой, как кажется. Маленькая одноклеточная амеба, размером не более 700 мкм, состоит из целого набора органелл, а те, в свою очередь, из множества образующих их органических веществ, а человек состоит из многих миллионов клеток, подобных амебе. У каждой есть своя функция, каждая чем–то занята.

Каждый из органов имеет своё место, каждый делает свою работу. А ведь все они ещё и связаны друг с другом! Поэтому мы и до сих пор не знаем всего о человеке, а, между тем, знание это нам необходимо, прежде всего в медицине. Врач должен не только представлять, где находится сердце или почка, но и знать, какие процессы связаны с этими органами. А причина заболевания иногда кроется всего Лишь в какой–нибудь группе клеток. Поэтому изучение человеческого организма происходит на самых разных уровнях: от клетки до системы органов.

Чем человек отличается от высших растений – папоротников, хвощей, плаунов, голосеменных и цветковых? Вы, наверное, скажете: абсолютно всем. Но давайте рассмотрим этот вопрос с самого первого уровня строения человека и растений, с уровня клеток и тканей. Человека, как и всех других животных, отличает от растений одна важная особенность.

У высших растений, как и у животных, есть транспортные системы. В царстве животных это чаще всего кровеносная система. У растений – ксилема (древесина) и флоэма (луб, живая часть коры). Каркас тела человека и позвоночных животных составляют кости, у беспозвоночных – плотные клеточные мембраны, панцири, раковины. У растений тоже есть такая опора – это механическая ткань. И вот в строении этих тканей заключается существенная разница между этими живыми организмами. Ксилему, которая переносит минеральные вещества и воду, образуют сосуды или трахеиды – полые мертвые клетки, которые у цветковых растений соединяются вместе в единые трубки. Механическая ткань высших растений – склеренхима – тоже сложена мертвыми клетками с утолщенными стенками. В этих клетках и заключается главное отличие царства животных от царства растений: у последних они мертвые, а у животных живые. Если в организме человека отмирают какие–то клетки, они сразу же уничтожаются иммунными клетками и заменяются другими клетками. Если отмирает сразу множество клеток, начинается воспалительный процесс, гангрена. А растения живут себе и живут. Большая часть ствола дерева – внутренние слои древесины – в основном состоит из мертвых клеток, а деревья живут сотни лет!

Склереиды растений: А – ветвистая склереида из листа кувшинки; Б – каменистые склереиды из мякоти груши; 1 – утолщенные стенки; 2 – полость , в которой находилось живое содержимое клетки до того , как она отмерла; 3 – каналы в утолщенной стенке , связывавшие клетки друг с другом

Каждое живое существо на нашей планете имеет наследственную информацию, записанную в молекулах ДНК и РНК, будь то неклеточный вирус, бактерия или человек. Она состоит из набора генов, кодирующих различные признаки организмов, и передается по наследству. У вирусов это просто молекула ДНК или РНК, у бактерий – кольцевая бактериальная хромосома, основой которой является ДНК, у эукариот – ядерных организмов – это целый набор хромосом. При этом у каждого вида есть свой особый набор хромосом и, следовательно, генов, которыми он может обмениваться с особями своего вида в процессе размножения. Попадание генов разных видов друг к другу, казалось бы, исключено. Хотя все же в природе существуют гибриды между близкородственными видами, например гибрид лошади и осла – мул, белуги и стерляди – бестер. Но, как правило, подобные гибриды нежизнеспособны или бесплодны.

Строение ДНК и упаковка ее в хромосоме (схема с переменным масштабом):

1 – азотистые основания , соединяющие две ветви спирали (наибольшее увеличение); 2 – двойная спираль; 3 – клубочек из белков–гистонов, на которые накручивается нить ДНК; 4 – гистоны; 5 – спираль третичного уровня; 6 – петли ДНК , складывающиеся в хромосому; 7 – хромосома (наименьшее увеличение); 8 – плечо хромосомы; 9 – центромера , соединяющая плечи хромосомы

Тем не менее гены вирусов, растений, бактерий могут проявиться в геноме (наследственной информации) животных и человека, и наоборот. Как же возможен такой фантастический процесс? Объяснения этому могли появиться только начиная с 1952 года, когда американские исследователи Дж. Ледеберг и Н. Циндер открыли очень интересный процесс.

Вирус, попадая в клетку бактерии или ядерного организма, встраивает свою ДНК в ДНК «хозяина» и «заставляет» клетку делать с вирусной ДНК все новые и новые копии. Выходя из клетки, вирусные ДНК могут «прихватить» с собой некоторые гены ДНК хозяина. Эти фрагменты ДНК попадают в новые организмы, в том числе неродственные изначальному. Такой процесс получил название «горизонтального переноса», в отличие от «вертикального переноса» наследственной информации, который осуществляется от предка к потомку. Так, с помощью вирусов, фрагменты ДНК одних организмов могут попасть в другие, порой относящиеся к другому семейству, классу, типу, а то и царству.