Как мы устроены: удивительные факты об организме человека

И обзор книги "Как мы устроены. Путеводитель по человеческому организму" от Дэвида Маколи и издательства "МИФ"

Как мы устроены, Дэвид Маколи
Как мы устроены, Дэвид Маколи

Наше тело — поистине поразительное изобретение природы. Оно служит нам верой и правдой 24 часа в сутки семь дней в неделю. Но, честно говоря, люди воспринимают это как должное и потому не часто задумываются о его строении и работе. Совсем не удивительно, что любой из нас гораздо больше внимания уделяет своей внешности, чем тому, что происходит внутри. Но — лишь до того момента, пока не возникнет какая-нибудь болезнь. Вот тогда мы и начинаем задавать вопросы… Но стоит ли ждать проблем, чтобы проявить любознательность по отношению к себе? Ведь тело каждого из нас — это уникальный образец биологической инженерии, который заслуживает понимания и уважения.

Человеческий организм начинается с одной-единственной клетки. Если всё пойдёт как надо, она начнёт делиться и породит десятки триллионов себе подобных. Как и многие умные люди, клетки действуют по плану. Полный набор инструкций хранится в библиотеке. — клеточном ядре. Вместо книг там находятся очень длинные молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Сорок шесть молекул ДНК содержат примерно 25 тысяч генов — инструкций по производству отдельных белков. Таким образом, ДНК отвечает за всю клетку вплоть до последнего атома.

В воздухе, который мы вдыхаем, много пыли, насекомых, волокон ткани, пыльцы, не говоря уже о бактериях и других микроорганизмах. А поскольку лёгкие — очень нежный орган, воздух надо сначала очистить, согреть и увлажнить. Сразу за ноздрями расположена носовая полость. Она разделена на две половины, выстеленные липкой слизистой оболочкой. При вдохе крупные частицы улавливаются грубыми волосками. Затем воздушный поток сталкивается с многочисленными изогнутыми выступами, и оставшиеся частицы застревают в слизи. На поверхности носовой полости есть реснички — крохотные выросты, которые колышутся из стороны в сторону и выметают .грязную. слизь в глотку, откуда она попадает в желудок и там переваривается.

Внутри нос и рот объединяются в один канал — глотку. Оттуда воздух попадает в гортань, трахею и затем в лёгкие. А пища из ротовой полости проходит по глотке в пищевод и затем в желудок. В момент глотания дыхание рефлекторно прерывается, и хрящевая пластинка — надгортанник — закрывает выход в гортань, защищая дыхательные пути. Если человек поперхнулся, говорят: Попало не в то горло.. Но горло у нас одно, и на самом деле еда попала в дыхательные пути.

Лёгкие никогда самостоятельно не расширяются и не сжимаются. Они покорно следуют за грудной клеткой, которая расширяется за счёт работы межрёберных мышц и диафрагмы. Диафрагма распрямляется и тянет лёгкие вниз, увеличивая их длину, а межрёберные мышцы расширяют рёберную клетку. Пространство в лёгких увеличивается, давление воздуха становится ниже, чем в окружающей атмосфере, и воздух через нос поступает в лёгкие, неся с собой свежие запасы кислорода.

В каждом лёгком 300 миллионов микроскопических альвеол, опутанных сетью крохотных капилляров. По капиллярам бесконечным потоком течёт кровь, отдавая углекислый газ и забирая кислород. Если разложить все альвеолы, получится прямоугольник влажного эпителия примерно 9 метров в ширину и 7,7 метра в длину. С одной его стороны будет кровь, а с другой — воздух.

Хотя кровь на вид красная, её жидкая часть — плазма — жёлтого цвета. Она переносит растворённые питательные вещества (глюкозу, аминокислоты и жиры), гормоны, отходы (углекислый газ, мочевину) и различные ионы. В плазме присутствуют клетки нескольких типов. Девяносто девять процентов из них — это эритроциты, но есть и гораздо более разнообразные лейкоциты. К ним относятся пожиратели микробов — нейтрофилы и моноциты, а также выделяющие антитела лимфоциты — фундамент иммунной системы. Наконец, тромбоциты затыкают утечки и инициируют свёртывание крови.

Сердце разделено на две половины: левую и правую, каждая из которых, в свою очередь, делится на две камеры: предсердие и желудочек. Кровь поступает в предсердие, оттуда в желудочек, а затем выходит из сердца. Половины сердца не связаны напрямую и прокачивают кровь по двум разным петлям кровообращения. Первая петля начинается с того, что правая половина сердца отправляет бедную кислородом кровь (обозначенную синим цветом) в лёгкие, которые пополняют запасы кислорода. Потом обогащённая кислородом кровь (обозначенная красным) покидает лёгкие и воз- вращается на левую сторону сердца. Здесь начинается вторая, гораздо более длинная, петля, которая проходит по всему организму.

Попробуйте без остановки сжимать и разжимать кулак: мышцы предплечья и кисти, отвечающие за это движение, быстро устанут. В случае сердечной мышцы этого не происходит. Её клетки могут трудиться без отдыха всю жизнь, так как вырабатывают намного больше энергии, чем другие виды мышечных волокон. Дело в многочисленных крупных митохондриях, которые занимают при- мерно четверть внутриклеточного пространства. Для выделения энергии сердце остро нуждается в кислороде и топливе, поэтому у него есть собственное кровоснабжение. Оно настолько важно, что первыми от аорты ответвляются две коронарные артерии. Определить, как быстро бьётся сердце, совсем несложно. Прижмите два пальца к внутренней стороне запястья, и вы почувствуете прилив крови, которая с каждым ударом сердца проходит по лучевой артерии. Это и есть пульс. Посчитайте число ударов в минуту, и вы получите частоту сердечных сокращений.

Многослойная стенка вен похожа на артериальную, но намного тоньше. Давление крови внутри вены значительно ниже, чем в артериях, поэтому нет риска разрыва при сокращении желудочков. Однако из за низкого давления возникает другая проблема: кровь под собственной тяжестью склон- на течь назад, от сердца. Чтобы этого избежать, крупные вены снабжены клапанами, похожими на те, которые стоят на выходе из желудочков. При попытке течь в обратном направлении кровь наполняет створки клапанов и останавливается. В основном кровь движется по венам под давлением, создаваемым сердечными сокращениями. Однако в скелетных мышцах кровь получает дополнительный импульс: мышцы сокращаются, сжимают вены и проталкивают её «вверх».

Посмотрите на свой язык в зеркало. Вы увидите, что он шершавый. Это вкусовые сосочки. Они бывают пяти видов: грибовидные, желобовидные, листовидные, конусовидные и нитевидные. Вкусовые луковицы есть только в первых трёх. Когда пища соприкасается с языком, небольшие молекулы, на- пример сахара и соли, растворяются в слюне и попадают во вкусовые луковицы. Там на них реагируют рецепторные клетки, которые отправляют сигналы во вкусовые центры головного мозга. Человек может различать пять основных вкусов: сладкий, солёный, кислый, горький и мясной вкус «умами». Нитевидные сосочки не содержат вкусовых луковиц. С помощью их острых кончиков языку легче удерживать пищу, в том числе скользкое мороженое, а ещё они ощущают тепло, холод, прикосновение, давление и даже боль, например когда жуёте острый перец.

Чтобы прослужить долгие годы, зубы должны быть прочными и надёжно закреплёнными в челюсти. Видимая часть зуба — коронка — покрыта эмалью. Это неживая, но очень крепкая ткань, самое твёрдое вещество в организме человека. Под эмалью находится живой, похожий на костную ткань дентин. Он же образует корень зуба, который входит в ячейку челюстной кости и надёжно там «зацементирован». Внутри дентина содержится мягкая ткань — пульпа. В ней находятся нервы, обеспечивающие чувствительность, а также кровеносные сосуды, снабжающие питательными веществами и кислородом живые ткани зуба. Коронка зуба соединена с корнем, который окружён десной — плотным воротником, не дающим болезнетворным бактериям добраться до него.

Стенка желудка удивительно эластична. Этот орган не просто переваривает пищу, но и некоторое время хранит её. В противном случае она проходила бы по тонкой кишке гораздо быстрее, и эффективное пищеварение было бы невозможно. Каждый день желудочные железы производят и выделяют через миллионы отверстий — желудочных ямок — два литра едкого сока. Чтобы желудок не переварил сам себя, он оборудован мощной защитой. Клетки покровов вырабатывают густую слизь, предотвращающую контакт стенки желудка с желудочным соком. Повреждённые клетки быстро заменяются новыми, и каждую неделю покров обновляется. Разрушительные свойства желудочного сока организм использует по назначению: в нём погибает большинство болезнетворных бактерий, попадающих в организм с едой и питьём.

Клетки печени запасают, перенаправляют и преобразовывают питательные вещества, которые по- ступили в кровоток из пищеварительной системы. Без этого контроля каждый приём пищи мог бы привести к резкому всплеску уровня сахара в крови, что имело бы катастрофические последствия. В отличие от большинства органов, печень получает кровь сразу из двух источников. По печёночной артерии от сердца поступает богатая кислородом кровь. Она нужна для работы клеток самой печени. По воротной вене проходит бедная кислородом, но богатая питательными веществами кровь из пищеварительного тракта. Эту кровь печень анализирует и перерабатывает. Глубоко внутри печени оба потока смешиваются. Затем обработанная кровь выходит из печени и вскоре попадает обратно в сердце.

Несколько раз в день человек обязательно бросает все важные дела, чтобы пописать. Может показаться, что постоянно отвлекаться от дел не очень удобно, однако это гораздо лучше, чем если бы моча вытекала постоянно. Из почек моча непрерывным потоком спускается по двум трубкам — мочеточникам — в мочевой пузырь. Там она ждёт, когда человек выпустит её наружу через мочеиспускательный канал. В среднем почки обрабатывают 180 литров крови в сутки (это примерно объём одной ванны) и выделяют около двух литров мочи.

У лимфатической системы нет сердца, как у кровеносной. Что же заставляет жидкость внутри неё двигаться? Лимфу выталкивают по сети капилляров во всё более крупные сосуды окружающие скелетные мышцы (диафрагма, например). А клапаны внутри, как и в венах, предотвращают обратное течение жидкости. Постепенно сосуды объединяются, перерастают в лимфатические стволы и два больших протока, которые выводят лимфу в левую и правую подключичные вены. Отведение лишней жидкости — не единственная задача лимфатической системы: она занимается и защитой организма.

Поскольку вирусы размножаются, прячась внутри клеток, антитела не могут на них среагировать. Чтобы найти и уничтожить «вирусные фабрики» — заражённые клетки организма, нужны отряды специального назначения, состоящие из особых T-клеток. T-киллеры и T-хелперы всегда наготове и постоянно курсируют по организму в крови и лимфе, проникая в ткани, проявляющие признаки заражения. Если в клетке поселились вирусы, на её мембране появляются некоторые вирусные антигены. Проходящий мимо T-киллер, имеющий подходящие рецепторы, это заметит, свяжется с заражённой клеткой, но не сможет ничего сделать, пока не получит сигнал от T-хелпера.

Наш верный защитник — иммунная система — иногда может переусердствовать и начать атаковать инородные, но совершенно безобидные вещества. Эта чрезмерная реакция — аллергия — вызывает дискомфорт и может быть опасна. Решив, что произошло нападение, мастоцит (высокоспециализированные иммунные клетки) начнёт выделять гистамин и другие химические вещества, вызывающие воспалительную реакцию. Покровы бронхов и бронхиол отекают и краснеют, так как кровеносные сосуды расширяются и из капилляров просачивается жидкость. Клетки покровов и гланд выделяют в дыхательные пути избыток липкой слизи. Спирально расположенная гладкая мускулатура клеток бронхов и бронхиол сокращается, сужая их просвет. Из-за этого появляется свистящее дыхание, стеснённость в груди, одышка, а иногда и паника.

По материалам книги "Как мы устроены. Путеводитель по человеческому организму", автор Дэвид Маколи.

(самой полной иллюстрированной энциклопедии для детей и взрослых)