Занимательная биология - Акимушкин Игорь Иванович (книги онлайн полные версии .txt) 📗
Неуклюжее, странное на вид животное медленно (очень медленно: 13 миллиметров в час!) ползет по стеклу. Оно, как резиновое, то сжимается в круглый комочек, то раскидывает в стороны какие-то языки.
Языки-ножки тянутся вперед, жидкое тело животного переливается в них. Новые выросты ползут дальше, и, переливаясь в их нутро, животное «перетекает» на новое место. Так оно путешествует в капле воды, которую мы зачерпнули из пруда. Это амеба, микроскопическое одноклеточное существо, и мы рассматриваем ее под микроскопом.
Отнеситесь с уважением к странному созданию: ведь так или приблизительно так выглядели 2 миллиарда лет назад предки всего живого на Земле. И сейчас еще в нашем организме живут клетки, очень похожие на амеб: лейкоциты — белые кровяные тельца.
Вот амеба наткнулась на зеленый шарик — одноклеточную водоросль. Она обнимает ее своими «ножками», обтекает со всех сторон полужидким тельцем, и микроскопическая водоросль уже внутри амебы! Так амеба питается.
А как дышит?
Каждые одну-две минуты в ее протоплазме появляется маленькая капелька воды. Она растет, разбухает и вдруг прорывается наружу, выливаясь из тела животного.
Это пульсирующая вакуоль — «блуждающее сердце» амебы: то здесь появится оно, то там. Вода, проникающая снаружи в тело крошечного существа, собирается внутри вакуоли. Вакуоль, сокращаясь, выталкивает воду наружу, снова в пруд. Вместе с водой внутрь животного поступает растворенный в ней кислород. Так амеба дышит.
Значит, у амебы нет крови. Необходимый для дыхания кислород приносит, просачиваясь в протоплазму, морская или прудовая вода (смотря по тому, где амеба живет: в море или пруду). Вода же выносит наружу и переработанные амебой продукты, шлак обмена веществ.
Постепенно из одноклеточных животных развились многоклеточные. Шестьсот миллионов лет назад море уже населяли губки, медузы, актинии. Их мало изменившиеся потомки дожили до нашего времени, и, разрезая их, мы можем заметить, что у этих животных тоже нет крови. Кислород они получают прямо из морской воды. Она омывает их снаружи и затекает внутрь через многочисленные поры, наполняя все ткани. Оттого медуза такая прозрачная: она «налита» водой.
Морская вода — колыбель, в которой зародилась жизнь, долго служила своим детям транспортным средством, доставлявшим их тканям необходимый для жизни кислород.
Но животные, развиваясь, усложнялись. Вода уже не могла так просто, как у медуз и губок, проникнуть со своим драгоценным грузом ко всем сложным органам новых существ. И тут совершается (не сразу, конечно, а за миллионы лет!) замечательное превращение: внутри животного образуется свой собственный «водопровод»! Целая сеть каналов, наполненных жидкостью, разносящей кислород по всему телу.
Впервые эта кровеносная, или вначале «водопроводная», система появилась у древних червей. У них не было еще настоящей крови: их кровеносные сосуды наполняла обычная, лишь немного измененная морская вода.
Постепенно, за время долгой эволюции уменьшились в ней концентрации ненужных морских солей и появились новые вещества. Мало-помалу захваченная «в плен» морская вода превратилась в чудесную жидкость, циркулирующую сейчас в наших венах и артериях. Так мир обзавелся кровью.
Можно сказать, что наши далекие предки — древние амфибии, выйдя 350 миллионов лет назад на сушу, унесли в своих артериях частицу прежней родины: преобразованную в кровь морскую воду, которая когда-то пропитывала все их ткани. До сих пор в крови и полостных жидкостях многих даже сухопутных животных сохранились морские соли и приблизительно в том же соотношении, как и в воде океана.
В крови высших животных — птиц, скажем, или зверей — нелегко найти явные следы морской воды. Оно и понятно. Ведь кровь, этот чудодейственный сок нашего организма, выполняет теперь очень много разных заданий. Тысячами протоков и микроскопических ручейков — капилляров растекается она по телу. Все клетки черпают из нее питательный «бульон», переваренную кишечником и желудком пищу, и отдают ненужные вещества и углекислый газ. Железы внутренней секреции наполняют кровь гормонами, которые регулируют работу органов. Словом, кровь разносит вместе с кислородом и множество всевозможных солей, кислот, витаминов, ферментов, питательных продуктов и продуктов распада и пр. и пр. Поэтому состав ее очень сложен.
Почему она красная?
Даже под микроскопом ничего не видно в крови, только густо-красная пелена. Но если кровь развести раз в двести и потом уже капнуть на предметное стекло микроскопа, то взору откроется картина, которая привела в восторг голландца Левенгука: 200 лет назад он первым из людей увидел ее.
И увидел вот что: множество желтовато-розовых дисков с выпуклыми краями и вогнутой серединкой.
Это знаменитые эритроциты — красные кровяные шарики. Они играют на арене жизни роль очень важную: именно эритроциты поглощают в легких кислород и разносят его потребителям. Обратно микроскопические «тележки» не идут порожняком: забирают в тканях углекислый газ, который доставляют в легкие — те его выдыхают.
У эритроцитов нет ядер [50] — они живут недолго: 127 дней. Но есть плотная оболочка и внутренний упругий каркас (строма), который поддерживает двояковогнутую форму диска — транспортера. Все промежутки в каркасе, словно поры губки, заполнены красной «краской» — гемоглобином.
Кроме гемоглобина, крохотный эритроцит (поперечник его всего восемь микрон — восемь тысячных миллиметра) буквально нафарширован множеством веществ.
Здесь и калий, и магний, и цинк, и азот, и кислород, и глюкоза, и витамины, натрий, кальций, алюминий, разные ферменты и антигены пятидесяти разных типов!
Но главное в эритроците, конечно, гемоглобин (его треть по весу). Это сложный белок, с молекулой которого соединены четыре атома железа. Железо вступает в связь с глобином, рождая гемоглобин, не в одиночестве, а с группой сопутствующих ему элементов, которую называют гемом. Гем по химической природе своей близок хлорофиллу [51] .
Именно железу наша кровь обязана алым цветом.
Ведь многие вещества, содержащие так называемое окисное железо, поглощают лучи желто-зеленой части спектра, а красные отражают. Оттого и окрашены в красный цвет. Напротив, закисное железо наделяет их зеленым цветом.
У всех позвоночных животных, а также у дождевого червя, пиявок, комнатной мухи и некоторых моллюсков в «цветных» белках крови — окисное железо. Поэтому и кровь их красная. У некоторых морских червей вместо гемоглобина в крови хлорокруорин с закисным железом в гемах, и кровь у этих червей зеленая.
Есть в мире животные — цветом крови чистые аристократы. Это скорпионы, пауки и спруты (я не шучу!). Вместо гемоглобина у них гемоцианин, и в нем не железо, а медь. От меди и кровь у них голубая (в венах) и почти синяя (в артериях).
С металлами (с медью, железом или марганцем, как у некоторых улиток) и соединяется в крови кислород. Но соединение это не прочное: там, где кислорода много (в легких, например), он вступает в недолгую связь с гемоглобином. А там, где его не хватает (в мозгу, например, или в мышцах), металлы расстаются с кислородом. Зато эритроциты загружаются здесь углекислым газом, чтобы сдать этот багаж в легких [52] .
Насыщаясь кислородом или отдавая его, молекула гемоглобина то сжимается, то расширяется. «Мне хочется, — пишет известный исследователь гемоглобина, доктор П. Перутц, — назвать его „дышащей“ молекулой, но парадокс здесь в том, что она расширяется, освобождая кислород, а не поглощая его». Без гемоглобина кровь растворяет в себе в 70 раз меньше кислорода.
