Брайан Свитек - Кости: скрытая жизнь [Все о строительном материале нашего скелета, который расскажет, кто мы и как живем]

Информации о том, что скелет LACM HC 1323 является женским, было достаточно для неоднократных попыток воссоздать внешний вид этого человека при жизни. В музее Пейджа ее изобразили в виде обнаженной по пояс скульптуры, идущей куда-то по своим первобытным делам. Несколько лет назад стенд пришлось убрать, чтобы освободить место для пожарного выхода. В 2009 году музей столкнулся с неоднозначной реакцией общественности, когда специализирующийся на судебно-медицинской экспертизе доброволец вызвался воссоздать внешний вид изначального владельца человеческих костей из Ла-Брея и опубликовал получившийся рисунок в интернете. Его труды вызвали такую реакцию по той причине, что они коснулись темы внешнего вида первых обитателей Америки. Неважно, пытается ли художник изобразить в красках человека, динозавра или какое-то другое древнее существо, — в нарисованном виде они становятся уже чем-то бо́льшим, чем просто кости. Они становятся более реальными, настоящими, и порой это может породить неприятные вопросы по поводу тех, кто умер многие тысячелетия назад. В случае с женщиной, похороненной в битуме Ла-Брея, возник вопрос о ее связи с современными коренными американцами.

Кем именно она была, какую группу людей называла своей семьей — все это остается неразгаданной тайной. Вне всяких сомнений, она была коренной американкой. На закате последнего ледникового периода в Калифорнии больше никого быть не могло. Вместе с тем ее кости, которым больше 10 000 лет, слишком старые, чтобы наверняка связать ее с какой-то конкретной человеческой популяцией или культурой. Генетический анализ помог бы с этой задачей, однако в процессе извлечения из ее костей битума весь содержащийся в них генетический материал оказался разрушен, так что возможность получить цепи ДНК для установления ее родословной отсутствует. Все, что есть у специалистов, — это ее анатомия. Но сколько бы информации ни таили в себе кости, в вопросе внешности они теряют свою силу. Понятие расы было придумано живыми: не существует однозначного способа привязать строение костей к цвету кожи или расовой принадлежности, которая, если посмотреть на людей вокруг, может показаться нам столь очевидной характеристикой любого человека. Наш скелет не несет в себе каких-либо признаков расы, даже если рассматривать такие социальные категории, как белые, черные и коренные американцы.

Мы еще вернемся к проблемам определения гендера, пола и расовой принадлежности, когда будем рассматривать непростую посмертную жизнь костей, а также трудности установления личностей мертвецов. Скелет же из Ла-Брея может преподать нам еще парочку уроков, хранящихся глубоко в его костях, которые росли и менялись, подобно нашим с вами. Давайте теперь посмотрим на нашу костную ткань под микроскопом, чтобы лучше понять общие черты, объединяющие нас в качестве носителей невероятных кронштейнов, рычагов, чашек, коробок и шарниров, из которых состоит наш с вами скелет.

Что именно представляет собой костная ткань? Что отличает ее от других жестких органических материалов, таких как, например, прочный хитин панциря голубого краба? С биохимической точки зрения кость — в скелете из Ла-Брея, в вашем скелете и в скелете любого другого позвоночного — довольно простая конструкция. Она представляет собой сочетание двух разных материалов: белка под названием «коллаген» и минерала под названием «гидроксиапатит». Они содержатся в костной ткани не в равных долях. Коллаген — довольно распространенный в нашем теле материал, присутствующий везде, начиная от кожи и заканчивая сухожилиями и костями. Он образует гибкую часть, придающую костям определенную эластичность, чтобы они не раскалывались от нагрузки. Кроме того, это весьма долговечный материал. Палеонтологам удалось извлечь фрагменты древнего коллагена из костей тираннозавра, а это значит, что частицы коллагена динозавра умудрились сохраниться на протяжении более 60 миллионов лет [33] Палеонтологам удалось извлечь фрагменты: Schweitzer, Mary Higby, Zhiyong Suo, Recep Avci, John M. Asara, Mark A. Allen, Fernando Teran Arce, John R. Horner. «Analyses of Soft Tissue from Tyrannosaurus rex Suggest the Presence of Protein». Science 316, no. 5822 (2007): 277–280. . Продержавшийся столь долго материал, пожалуй, недостаточно назвать просто крепким.

Коллаген составляет порядка 90 % костной ткани, однако сам по себе не может обеспечить нужную плотность. Убедиться в этом можно с помощью простейшего домашнего научного эксперимента: замочите куриные кости в уксусе примерно на три дня, и они станут настолько податливыми, что вы сможете завязать их в узел. Уксусная кислота разрушает содержащиеся в кости минералы, оставляя лишь эластичный коллаген. Если бы мы попытались пройтись с таким скелетом, то нас сразу же начало бы клонить в стороны, если бы мы вообще смогли встать на ноги. И тут в дело вступает второй важнейший компонент кости. Минерал гидроксиапатит добавляет к гибкости коллагена прочность, составляя примерно 70 % веса костной ткани, хотя и присутствует в относительно меньшем количестве, чем коллаген. Впрочем, в избытке гидроксиапатит нам точно не нужен. Если удалить из кости весь коллаген, то она превратится в хрупкий кусок камня, рассыпающийся в пыль от малейшего удара.

Итак, коллаген делает кости гибкими, гидроксиапатит придает им достаточно прочности и жесткости для биомеханической эффективности. Убери одну из этих важнейших составляющих, и множество невероятных организмов — включая нас с вами — никогда бы не появились на свет.

Многогранность кости проявляется не только в ее биохимическом составе. Способность формирования и роста костной ткани также открыла огромное количество биологических возможностей. А все потому, что кость не сидит без дела. Она может показаться статичной, однако на самом деле невероятно динамична. Наше тело изменяется на протяжении всей жизни. Эти грандиозные трансформации возможны благодаря взаимодействию целой бригады специализированных клеток, которые выращивают, обслуживают и расщепляют ваши кости. Одними из самых важных участников являются остеобласты. Эти клетки ответственны за формирование новой костной ткани — они выстраиваются небольшими группами, слой за слоем создавая фундамент для нашего скелета. Представьте себе клеточные скопления, работающие по принципу 3D-принтера, слой за слоем выкладывающие костную ткань, — примерно это и происходит внутри вашего тела прямо сейчас.

Остеобласты выделяют материал под названием «остеоид» — своего рода предшественник костной ткани, богатый эластичным коллагеном. Из остеоида вокруг остеобластов формируются крестообразные стойки, образуя некое биологическое подобие арматурной сетки. Затем, когда эта остеоидная основа готова, из биохимической смеси кальция с фосфором начинает образовываться гидроксиапатит [34] Затем, когда эта остеоидная основа: Clarke, B. «Normal bone anatomy and physiology». CJASN 3, supplement 3(2008): S131–S139. . Остеоидная решетка пропитывается этим минералом, навсегда запирая остеобласт внутри костной клетки.