Айзек Азимов - Популярная анатомия. Строение и функции человеческого тела

Все позвоночные имеют полый дорсальный нервный тяж, характерный для хордовых, заключенный в позвонки. Он есть и у человека, что делает его представителем и хордовых и позвоночных. Однако последние, обзаведясь позвонками, утратили спинную струну. Не придал ли им этот факт статус отдельного типа? По-видимому, это было бы возможно, если бы спинная струна действительно исчезла, но это не так. Для того чтобы относиться к хордовым, организм должен обладать спинной струной в какой-то момент его жизни, как оболочечник на стадии личинки.

Теперь позвоночное, такое, как человек, не имеет формы личинки в обычном смысле, по развивается от стадии к стадии из исходной оплодотворенной яйцеклетки. С момента оплодотворения яйцеклетки до момента рождения проходит период протяженностью около девяти месяцев. Весь период человеческое существо систематически развивается внутри материнского тела в виде эмбриона (что по-гречески означает «внутренняя опухоль»). Человеческий эмбрион изучен не столь хорошо, как эмбрионы других существ, более доступных для экспериментов и анатомирования, но основная линия развития вполне ясна. К примеру, во время третьей педели развития у человеческого эмбриона присутствует спинная струна. С течением времени ткани вокруг нее сегментируются, образуя блоки, которые поглощают и заменяют спинную струну, формируя вместо нее позвоночник. Однако коль скоро спинная струна некоторое время присутствовала, человек (как и все другие позвоночные) является законным представителем хордовых.

Подтип позвоночных подразделяется на более узкие подразделы, называемые классами, а те, в свою очередь, группируются по четыре в два подкласса. Если мы кратко опишем природу этих классов, то продолжим рассматривать эволюцию человека, в процессе которой продолжались структурные усовершенствования до тех пор, пока он не появился на земле.

Первый из двух подклассов позвоночных – это рыбы , и он включает в себя существа, которые живут в воде. Самый примитивный из четырех классов рыб должен объединять существа, похожие на ланцетника, у которых впервые образовался хрящевой позвоночник, окружающий нервный тяж. Подобно ланцетнику, они сохранили круглое ротовое отверстие без челюсти, которая может открываться и закрываться. По этой причине представителей такого класса называют бесчелюстными.

Первые бесчелюстные были безобидными существами, питающимися с помощью фильтрования воды, вроде современных ланцетников, но немногочисленные бесчелюстные, которые сохранились до сегодняшнего дня, освоили всевозможные премудрости. Наиболее известная – минога, ее круглое ротовое отверстие снабжено небольшими твердыми присосками, которыми она прикрепляется к рыбе, как вампир.

Первые бесчелюстные, существовавшие полмиллиарда лет тому назад, приобрели еще одно усовершенствование. У ряда типов, как я уже объяснял, появилась твердая внешняя защитная оболочка, и бесчелюстные развивались в этом же направлении. Одна группа существ обзавелась панцирем на голове и передней части туловища и поэтому была названа ostracoderms (что по-гречески означает «панцирная кожа»), или панцирные.

Однако эти панцири бесчелюстных не были еще одной разновидностью раковин, и здесь мы сталкиваемся с жизненно важной новой отправной точкой. Вместо того чтобы состоять из углекислого кальция, как раковины моллюсков, они состоят из фосфорнокислого кальция. Структуры из фосфата кальция, производимые панцирными, называются костью, и это вещество уникально для позвоночных. Оно не обнаружено ни у каких других живых существ. Преимущество кости перед раковинами из других материалов состоит в ее необычной твердости. Отрезок кости с поперечным сечением один квадратный дюйм обладает предельной прочностью на разрыв почти 6 тонн, именно такая сила потребуется, чтобы сломать ее пополам.

Следующим шагом, поскольку позвоночные были уже достаточно эффективно защищены, стало обретение оснащения для возможной агрессии. Первые жаберные дуги, те, что располагались ближе всего к круговому отверстию, служившему бесчелюстным ртом, постепенно раздвоились и стали примитивной челюстью. Такого изменения оказалось достаточно, чтобы иметь основание поместить существа с новообразованной челюстью в отдельный класс. Поскольку они сохранили костную переднюю раковину панцирных, этот новый класс называется placodermi (по-гречески «пластинчатая кожа»), или пластинчатые. С развитием зубов они обрели возможность хватать пищу, разрывать ее на куски и проглатывать. Жаберные щели утратили связанные с пищей свойства и начали приспосабливаться только для дыхания.

К нашему времени пластинчатые вымерли, и теперь это единственный класс позвоночных, не имеющий живых представителей. Но в свое время они были весьма жизнеспособными и положили начало новым классам рыб, которые пришли им на смену. Представители этих новых классов в целом отказались от внешнего панциря и полагались скорее на маневренность и скорость, чем на пассивную защиту. В процессе эволюции это зачастую неплохой ход. Панцирные также вымерли, но некоторые из множества лишившихся брони бесчелюстных – всего несколько видов – все еще существуют и сегодня.

Из пластинчатых развились оставшиеся два класса рыб. Оба класса отказались от внешней брони, как таковой. Некоторые их представители исчезли совсем, а оставшиеся покрылись кожей так, что она стала внутренней защитой, окружив переднюю часть нервного тяжа, который разросся и превратился в примитивный мозг.

У этих двух классов развились подвижные парные плавники. Бесчелюстные и пластинчатые и прежде имели плавники (иногда даже значительное их количество), расположенные вдоль средней линии тела. Они служили органами равновесия, поддерживая их и не давая перевернуться брюхом вверх при плавании. Постепенно плавники приобрели жесткость с помощью хрящевых плавниковых лучей.

Эти плавники у новых классов превратились в два парных плавника, расположенные по обе стороны средней линии тела, одна пара сразу за головой, а другая – перед хвостом. Их ужесточали не только хрящевые плавниковые лучи, но и внутренние жесткие тяжи, спускающиеся от позвонков. К этим опорам прикреплялись мышцы, которые могли управлять движениями плавников, и превратили их из пассивного приспособления для балансировки в весла, которые помогали при быстрых разворотах и всевозможных маневрах, требующих скорости. Позвонки приобрели изогнутые отростки, которые сделали более жесткими бока существа. Таким образом то, что началось с простого тяжа спинной струны, превратилось в сложную систему, включающую в себя суставной позвоночный столб с черепом, защищающим мозг, набором ребер, защищающим внутренние органы, и плавниками вместо конечностей.