Айзек Азимов - Популярная анатомия. Строение и функции человеческого тела

В основном мы связываем такое движение с животной жизнью, поскольку небрежный взгляд приводит нас к предположению, что растения не передвигаются, за исключением тех случаев, когда они склоняются под ветром или их несет водяным потоком. Это конечно же не совсем верно. Стебли растений медленно поворачиваются в направлении света и против силы притяжения, в то время как их корни медленно движутся к воде и в направлении силы притяжения. Очевидно, такое медленное движение объясняется тем, что рост растения обусловлен клеточным делением. То есть клетки на одной стороне стебля или корня делятся быстро, а на другой – медленно, поэтому та или иная структура отклоняется в направлении нерастущей стороны. Если свет или влага замедляют рост на той стороне структуры, куда попадают, эта часть растения будет поворачиваться к свету или воде.

Для более быстрых движений в ответ на прикосновение или свет растения используют водяной тургор, что означает, что определенные полости у основания лепестков могут наполняться жидкостью под давлением. Когда эти основания становятся жесткими, лепестки раскрываются. Когда полости пусты, лепестки становятся вялыми и закрываются. Это примитивное приспособление, но и животные не лишены его. Тело человека имеет части, обычно вялые, которые могут набухать и становиться твердыми, когда губкообразные полости наполняются кровью под давлением. Самым известным примером конечно же является мужской пенис.

Тем не менее ни о чем таком мы не думаем, размышляя о жизни в движении. На ум приходят антилопы, лошади, гепарды, страусы (и, некоторым образом, мы сами), бегущие по земле, мы вспоминаем летящих птиц, летучих мышей и насекомых, ползущих змей, плывущих рыб и дельфинов, роющих нору кротов и так далее. (Однако существуют животные, такие, как моллюски и кораллы, которые большую часть своей жизни не более подвижны, чем растения.)

Если мы собираемся открыть механизм движения, то должны обратиться к клетке, которая является биологической единицей жизни. Мы обнаружим, что все клетки – людей, орлов, моллюсков и платановых деревьев – проявляют способность к внутреннему движению. Протоплазма внутри клетки постоянно циркулирует, подчиняясь определенной закономерности. Этот процесс называется течение (движение) протоплазмы, а иногда циклоз (от греческого слова «циркуляция»).

Ценность циклоза для любой клетки заключается в том, что в ходе этого процесса ее содержимое хорошо распределяется при условии, что различные части проводят довольно значительное время рядом с оболочкой, где из внешнего мира можно получить вещества или, наоборот, выбросить их в окружающее пространство. К тому же вещества могут транспортироваться посредством циклоза между оболочкой и жизненно важными структурами клетки, более или менее постоянно располагающимися внутри ее.

Такое течение протоплазмы может преобразовываться так, что в результате происходит передвижение всей клетки. Протоплазма клетки может существовать в одном из двух состояний: в виде жестковатого полутвердого вещества, называемого гель (белок, который надлежащим образом перемешан с водой, представляет наиболее известный пример такого состояния), или в виде свободно передвигающейся жидкости, называемой золь. Равновесие между двумя этими состояниями очень хрупкое, небольшого перевеса достаточно для того, чтобы часть протоплазмы перешла из гелеобразного состояния в золь или наоборот.

Представьте, что протоплазма вдоль центральной оси клетки представляет собой золевую форму, а оставшаяся часть находится в гелеобразном состоянии. Если с гелем в заднем конце каким-то образом происходит контакт, он выдавит золь вперед подобно тому, как зубная паста выдавливается из тюбика. Передняя часть клетки будет выпячиваться наружу.

По мере того как золь течет, он превращается в гель вдоль стенок, в то время как некоторое количество геля в задней части превращается в золь и, в свою очередь, проталкивается вперед. Таким образом, внутреннее движение преобразуется в движение вперед, и вся клетка целиком медленно передвигается.

Эта форма движения была тщательнейшим образом изучена у одноклеточных животных, называемых амеба (что по-гречески означает «изменение»), и поэтому была названа амебное передвижение. Само название этого существа произошло от способа его передвижения – по мере того, как клетка выпячивается в том или ином направлении, образуя псевдоподы (по-гречески «ложные ноги»), таким образом, его форма постоянно меняется.

У других одноклеточных существ с прошествием веков образовались специальные приспособления, которые создают возможность более быстрого движения. Это микроскопические, похожие на волоски структуры, которые, как весла, загребают воду и двигают клетку. Таких приспособлений может быть немного, и они сравнительно длинные, в этом случае их называют flagella – жгутик (от латинского слова «хлыст»), единственное число – flagellum. К тому же таких приспособлений может быть много, и они относительно короткие, в этом случае они называются cilia (что по-латыни значит «ресничка»), единственное число – cilium.

Хотя эти формы движения могут поразить нас, поскольку в основном приспособлены для примитивных клеток, гордые многоклеточные существа, которые развивались веками, не отказались от них. Возьмем, к примеру, человека. В нашей крови имеются клетки, производящие амебное движение, медленно ползая внутри нас посредством старинного чередования геля и золя. Клетка человеческой спермы прокладывает путь к яйцеклетке с помощью быстрых движений единственного жгутика. (Оттого, что его называют хвостом, он не перестает быть жгутиком.) Реснитчатые клетки есть в дыхательной системе (подвижные реснички здесь служат для того, чтобы выметать инородные частицы из легких) и в женской репродуктивной системе, где предназначены для того, чтобы вытолкнуть яйцеклетку из яичника в матку.

Может показаться, что перетекание вперед золя при амебном движении – результат сокращения геля сзади. Именно сокращение может быть причиной движения ресничек и жгутиков. Как реснички, так и жгутики состоят из 11 тонких волосков, 9 из которых образуют кружок вокруг центральной пары. Одна теория относительно причины их движения состоит в том, что волоски сжимаются сначала с одной стороны от центра, а потом – с другой, изгибая всю структуру то назад, то вперед.

То, что сокращения обусловлены амебным движением и движениями ресничек, пока лишь предположение, но кажется вполне приемлемым, что способность к сокращению части целого основополагающее свойство животной клетки. Давайте вспомним, что почти в начале эволюции многоклеточной жизни образовались определенные клетки, которые, если можно так выразиться, посвящали свою жизнь исключительно сокращениям. Эти сокращения заметны и очевидны, и логично предположить, что подобная специализация не могла возникнуть из ничего, а представляет собой продолжение и развитие свойства, которое уже существовало, хотя и в несколько ослабленной форме, у клеток вообще.