Айзек Азимов - Популярная анатомия. Строение и функции человеческого тела

Использование только двух конечностей в качестве опоры влияет на нас по-другому. Большинство млекопитающих сократили функцию опоры конечностей, «поднявшись на цыпочки», таким образом добавив длину плюсны к своему росту. Такие существа называются пальцеходящие, и самым известным примером могут служить кошки и собаки. Дополнительный рост, как мы уже говорили, обеспечивает лучшее расположение органов чувств, а также большую скорость передвижения, но уравновешивается гораздо меньшей площадью стопы, касающейся земли, и, следовательно, увеличением нагрузки на стопу. Очевидно, в этом случае преимущества перевешивают недостатки.

Копытные животные пошли еще дальше и поднялись на все фаланги, кроме дисталыной. Эти животные добавили две фаланги к росту, и все закончилось тем, что они фактически ходят на цыпочках. Это хорошо, если имеются четыре широко расставленные опоры. Человек, имеющий всего две опоры, не может позволить себе такой роскоши. Он должен широко расставлять ноги и крепко опираться на землю фалангами и плюсной. Если ему нужно увеличить рост, он должен делать это только за счет удлинения костей бедра и голени. Он – стопоходящий.

Имеются также и другие стопоходящие животные, а именно медведь, который умеет принимать вертикальное положение лучше, чем большинство четвероногих. Человек превосходит медведя (а также других стопоходящих млекопитающих), используя пяточную кость, он ходит частично на голеностопном суставе.

Подошва человеческой стопы не прямая по той же самой причине, что и позвоночный столб четвероногого животного. Для прочности конструкции нам нужен изгиб – свод, и он имеется у нас на подошве. Таким образом, масса перемещается с пятки на подъем свода стопы, и к тому же толчки при хождении поглощаются из-за эластичности, когда масса постоянно перемещается с одной ноги на другую. (Эта особенность присуща человеческой стопе, у человекообразных обезьян нет свода стопы.) Но и в этом случае приспособленность к прямохождению не без изъянов. Структуры, образующие свод стопы, могут не выдерживать массы и расплющиваться. Плоскостопие, которое возникает в результате этого, снижает эффективность ходьбы и может даже вызывать болезненные ощущения при длительной ходьбе, поскольку следующие один за другим толчки, относительно непогашенные, передаются в позвоночный столб и в череп.

До сих пор я описывал внешний вид костей и расположение каждой в организме. Это дает довольно статичное представление о костях как о костном каркасе, и ничего более. Определенно, твердый минерал составляет 45 процентов массы кости, и эта часть ее мертвая, но при жизни кость – это больше чем просто составляющий ее минерал и все, что угодно, только не инертное вещество. Внутри ее минерального остова, а также внутри хрящевой структуры есть живые клетки.

Клетка – единица живой ткани. Она получила такое название в 1665 году, когда англичанин Роберт Гук, один из первых ученых, использовавших микроскоп, заметил, что в тонком слое пробки можно увидеть губчатую структуру, которая содержит крошечные, продолговатые, расположенные в определенном порядке отверстия. Название клетка в значении «небольшое помещение» показалось идеальным для тех отверстий. Греческий эквивалент этого слова – «kytos», и он очень часто используется в таких сложных словах, как «цитология», что значит «изучение клетки».

Однако отверстия, которые наблюдал Гук, были не чем иным, как мертвыми останками скелета дерева. В живой ткани есть такая же губчатая структура, только клетки не бывают пустыми. Они заполнены желатиноподобным веществом, которое в начале XIX века получило название протоплазма (что по-гречески означает «первая форма»).

Клетки довольно сложны по своему строению, но для целей данной книги будет вполне достаточно лишь самого простого описания. Во-первых, клетки маленькие по размеру. Самая большая клетка человеческого организма – яйцеклетка, выделяемая женским организмом, – размером почти с булавочную головку и видима невооруженным глазом. Другие клетки гораздо меньше, и их можно рассмотреть только под микроскопом.

Каждая клетка имеет тонкую и хрупкую клеточную оболочку (или мембрану). Оболочка отграничивает внутреннюю часть клетки от внешнего окружения; и химическая и физическая структура областей по обе стороны оболочки совершенно разные. Существует естественная тенденция конструкции и состава поддерживать равновесие через мембрану, но жизненно важная функция состоит в том, чтобы поддерживать разницу, несмотря на такую тенденцию к уравновешиванию.

Толщина оболочки всего около 10 миллимикрометров, и состоит она только из нескольких слоев сложных молекул. Тем не менее, она каким-то образом служит для избирательного и одностороннего прохода определенных веществ из окружающей среды внутрь и для других веществ – изнутри в окружающую среду. Механизм, посредством которого это все происходит, до сих пор мало изучен.

Внутри оболочки клетка разделена на две основные части. Небольшая центральная часть называется ядро (по-латыни «nucleus», что значит «орешек», потому что оно похоже на небольшой орех внутри скорлупы, большей по размеру) и окружено собственной ядерной мембраной. Ядро контролирует клеточное деление и содержит механизм, который в конечном счете определяет природу клеточного химического механизма. Между ядром и клеточной оболочкой находится цитоплазма, которая выполняет рутинную работу клетки.

Клетка достаточно сложна, чтобы служить не только элементом живой ткани, но и отдельным организмом. Есть много видов одноклеточных организмов. Тем не менее все растения и животные, которые мы видим невооруженным глазом, состоят из множества клеток. Человеческий организм содержит более 50 триллионов клеток. В многоклеточном организме клетки подразделяются на специализированные группы, каждая из которых выполняет определенную функцию с соответствующей эффективностью, иногда за исключением адекватного выполнения других функций, столь же жизненно необходимых. Это означает, что отдельная клетка многоклеточного организма не может поддерживать свою жизнь независимо от других, а существует только как часть сложной группы, где другие клетки восполняют ее недостатки и где бесперебойно работающая структура объединяет и контролирует все группы, специализирующиеся на какой-то одной функции. (На ум приходит аналогия с современным обществом, которое составляют множество высокоспециализированных человеческих существ, которые быстро умрут с голоду, если их высадить по отдельности на необитаемый остров, но которые прекрасно существуют в рамках одной социальной структуры.)