Как образуется молоко - Григорий Иосифович Азимов
Более суток может образовывать молоко и изолированная молочная железа овцы, козы, коровы. Более того, если поместить в определенные условия питания отдельные свежевырезанные кусочки молочной железы, то и в этом случае удается заставить их проявлять определенные признаки жизни (поглощать кислород, выделять углекислый газ и др.).
Эти и подобные им опыты дали науке очень ценные результаты. Они, например, показали, из каких химических веществ образуется казеин молока, молочный жир и пр.
Однако при помощи таких приемов исследования можно узнать только о некоторых сторонах жизнедеятельности молочной железы. Нельзя ведь думать, что изолированное, от тела вымя ведет себя точно так же, как в организме, находясь под постоянным воздействием центральной нервной системы. Поэтому возникли поиски таких приемов исследования, которые позволили бы изучать работу молочной железы в целом организме животного. Такие приемы существуют, и ими широко пользуются ученые.
Расскажем об одном из них. Опытами доказано, что для образования литра молока необходимо, как мы уже упоминали, чтобы через вымя прошло не менее 400 литров крови. Это значит, что через вымя коровы средней продуктивности, дающей, например, 15 литров молока в сутки, за это время проходит не менее 6 тонн крови. В молочной железе высокопродуктивной коровы еще более интенсивное кровообращение.
Количество крови, проходящее через вымя, можно измерить прямым и косвенным путем. В первом случае - при помощи меченых атомов (об этом будет рассказано дальше). Во втором случае поступают так: вычисляют, сколько крови должно пройти через молочную железу, чтобы из нее было извлечено то количество, например, кальция, которое оказалось в выдоенном молоке. Если у лактирующей коровы исследовать одновременно кровь из артерии и из вены, то есть кровь, притекающую к вымени и оттекающую от него, удается обнаружить, сколько кальция перешло в молоко. Если известен надой молока, нетрудно узнать, сколько содержится в нем кальция, а следовательно, и то количество крови, которое прошло через вымя для образования такого удоя. Правда, эти расчеты приблизительные (прежде всего потому, что часто не принимают во внимание количество лимфы, оттекающей от вымени), но они все же дают представление о размерах кровообращения в молочной железе.
Покажем это на примере.
Допустим, что при исследовании 20 миллилитров одновременно полученной артериальной и венозной крови окажется, что в первой кальция на 0,1 миллиграмма больше, чем в венозной. Стало быть, в литре артериальной крови (в 1000 миллилитрах) кальция будет на 5 миллиграммов (O,1X50) больше, чем в венозной. Пусть затем в литре молока кальция будет 2 грамма, то есть 2000 миллиграммов. Из этого следует, что на образование литра молока пошло 400 литров крови (2000:5).
Меченые атомы
Обратимся к другому приему изучения работы молочной железы в целом организме. Речь идет об использовании радиоактивных изотопов, или меченых атомов.
Если примешать к корму небольшое количество вещества, содержащего, например, радиоактивный фосфор (фосфор -обязательная составная часть многих кормов), то смесь после изменения в органах пищеварения всосется в кровь и лимфу и через некоторое время окажется в органах и тканях животного в виде сложных химических соединений. То же самое произойдет, если добавить вещество с обычным, нерадиоактивным фосфором. Но в первом случае при помощи специальных приборов (счетчиков) можно точно определить, когда и куда именно попал фосфор, с какими другими элементами он объединился, на сколько времени задержался в организме, каким путем из него удаляется и т. д.
При помощи прибора можно установить, сколько меченого фосфора находится в крови. Если подоить корову, то радиоактивный фосфор обнаруживается и в молоке. Стало быть, организм образовал молоко из питательных веществ корма, в том числе и из меченого фосфора.
Введение с кормом или непосредственно в кровь небольших количеств меченых атомов для изучения обмена веществ безвредно для животного.
Меченые атомы дали возможность в настоящее время узнать много нового об образовании молока и его составных частей.
Где образуется молоко
Молоко образуется в протоплазме клеток, выстилающих изнутри альвеолы (рис. 22). Здесь, в таинственной пока еще для нас "лаборатории", под влиянием ферментов протекают, те сложные химические процессы, которые дают в конечном счете то, что мы называем молоком.
Рис. 22. Альвеолы молочной железы (поперечный разрез). Слева - секреторные клетки заполнены молоком, справа -клетки выделили свой секрет в полость альвеолы; их вид изменился. Черные точки - специально покрашенные капельки жира
Если рассматривать эти клетки в разные моменты их деятельности, можно заметить, что они то удлиняются, заполняясь круглыми капельками жира и невидимыми в обычный микроскоп белковыми частицами, то становятся более короткими и плоскими. Последнее означает, что в полость альвеолы из клеток выделяется секрет - молоко.
Среди секреторных клеток в альвеолах молочной железы, по-видимому, нет специальных клеток, в отдельности образующих казеин, жир, молочный сахар и другие составные части молока. Однако не исключено, что различные группы альвеол или даже различные дольки вымени образуют молоко неодинаковой жирности. Каждая секреторная клетка производит молоко со всеми его составными частями. В образовании молока участвует как ядро, так и остальные включения клеток. Интересно, что в период наивысшей лактации ядра клеток увеличиваются.
Не следует думать, что все составные части молока образуются непосредственно в секреторных клетках. Витамины, минеральные соли и даже некоторые белковые соединения попадают в эти клетки из крови в готовом виде. Но ив этом случае секреторные клетки проводят сложную избирательную работу по отношению к плазме крови. Одним веществам они преграждают путь в молочную железу, другие забирают из крови в таких количествах, что в молоке их оказывается больше; чем в крови (табл. 3).
Когда после отела коровы наступает период усиленного образования молока, секреторные клетки производят, если так можно выразиться, молоко более жидкого состава. В молоке первых 2-3 месяцев лактации меньше жира, чем в последующие месяцы. Но через некоторое время его состав меняется. Полагают, что это связано с поведением секреторных клеток. Если вскоре После отела они только вытягивались в длину или укорачивались, то при усиленном выделении молока от клеток в полость альвеол отрываются частички клетки, иногда даже с ядром (рис. 23). Это можно обнаружить, рассматривая молоко под микроскопом. Отделение верхушек секреторных клеток при образовании молока можно, разумеется, обнаружить и раньше, в начале лактации, но спустя 2-3 месяца после отела подобное явление наблюдают чаще.
К концу лактации секреторные клетки, образующие молоко, в значительном количестве начинают уже разрушаться, заменяясь новыми. Не зависит ли от этого, хотя бы в некоторой степени высокий процент жира молока,
