Мобилизация организма. На что способно наше тело в экстремальных условиях - Ханнс-Кристиан Гунга
Это была еще одна веха эволюции – по многим причинам: экологическим (выход на сушу вывел позвоночных животных совершенно в новое жизненное пространство нашей планеты) и физиологическим (значительно большие суточные колебания температуры на суше во многих местах потребовали ускорения эволюции; так, например, пришлось приспособить к новым условиям план строения и иммунную защиту этих организмов). С одной стороны, потому, что легочное дыхание приводит к постоянной потере воды и тепла, а с другой – потому, что с того момента легкие, вследствие особенностей их строения, их поверхность, стали точкой входа для потенциальных возбудителей заболеваний. Эти «слабые места» строения организма остаются и сегодня, как показала нам со всей наглядностью эпидемия Covid-19.
Филогенетически легкое, как и плавательный пузырь, – производное бокового выпячивания передней кишки; у птиц помимо этого образовались еще воздушные мешки. Эти выпячивания связаны с более или менее длинной, укрепленной хрящевыми кольцами, дыхательной трубкой, трахеей. С эволюционной точки зрения большая производительность легких была достигнута, так как значительно увеличилась площадь их поверхности. У взрослого мужчины эта поверхность газообмена имеет площадь приблизительно 100 м2; газообмен осуществляется в 300 млн крошечных пузырьков, легочных альвеол. Эти альвеолы оплетены густой сетью тончайших кровеносных сосудов, капилляров, и именно здесь происходит обмен газами – насыщение красных кровяных клеток (эритроцитов) кислородом и удаление образованной в ходе обмена веществ двуокиси углерода (CO2). Анатомически различают правое и левое легочные крылья. Правое крыло состоит из трех долей, левое – из двух. Между обоими легочными крыльями, как известно, расположено сердце. Здесь также в легкие входят бронхи и кровеносные сосуды из системы кровообращения.
Когда 380 млн лет назад эволюция выбрала вместилищем для легких грудную клетку, ей пришлось одновременно найти в шее и в груди место для дыхательной трубки – трахеи. Эволюция приняла решение разместить эту «вентиляционную шахту» перед пищеварительной трубкой, пищеводом. Такая пространственная близость трахеи и пищевода была не беспроблемным решением, и до сих пор оно подчас приводит к трагическим последствиям. Согласно данным, опубликованным в 2015 году объединенной рабочей группой научных медицинских обществ, в Германии при проглатывании и вдыхании инородных предметов в 4 % случаев наступает летальный исход в результате обструкции дыхательных путей. Чаще всего такое случается с маленькими детьми в возрасте от 6 месяцев до 4 лет; у мальчиков это наблюдают почти в два раза чаще, чем у девочек. В основном вдыхают такие пищевые продукты, как орехи, виноградины, морковь, а дети более старших возрастов – мелкие игрушки и их детали.
Другим не столь драматичным следствием выхода позвоночных животных на сушу и приспособления и перестройки дыхательных органов явилась икота, на медицинском жаргоне называемая singultus. Этот распространенный несколько странный рефлекс нашел отражение во всех языках мира: hiccough (по-английски), hoquet (по-французски), hipo (по-испански), singhiozzo (по-итальянски), hikka (по-шведски) или sekseke (фарси) – и это далеко не полный список. Нейронный механизм этого рефлекса и его физиологическое значение пока неясны, но есть довольно отчетливые указания на то, что этот феномен возник в тот период, когда первые амфибии – по меньшей мере время от времени – покидали воду и перемещались по суше. Икота – это мощный, непроизвольный вдох, сопровождающийся характерным звуком и встречающийся во всех возрастных группах, от младенцев до глубоких стариков. Остро активируются двигательные центры продолговатого мозга и центры, управляющие работой мускулатуры грудной клетки и диафрагмы; происходит смыкание голосовых связок, что и производит характерный для икоты звук. Эта почти одновременная активация различных двигательных центров наблюдается сегодня у тех позвоночных животных, которые могут чередовать дыхание в атмосфере и в воде; к таким животным, например, относятся лягушки и двоякодышащие рыбы. В результате была предложена гипотеза о том, что икота – часть и проявление архаического двигательного механизма, который при переходе к жаберному дыханию за счет смыкания голосовых связок препятствовал попаданию воды в дыхательные пути и легкие. У человека этот рефлекс проявляется смыканием голосовых связок на фоне резкого сильного вдоха, что бывает, например, при употреблении холодных напитков. Играет ли он какую-то роль и при грудном вскармливании, когда младенцу приходится одновременно сосать и дышать, – это вопрос, который в настоящее время активно обсуждается.
В течение следующих 100 млн лет – от конца девона в каменноугольном периоде и до середины пермского периода на Земле – среди позвоночных животных доминировали амфибии, хотя они в большой степени продолжали зависеть от водной среды, в особенности во время размножения. Из этих амфибий в ходе пермского периода развились первые по-настоящему наземные животные – амниоты. Оболочки яиц амниот позволяли эмбриону поглощать кислород из атмосферы и выделять в нее возникающий в процессе обмена веществ углекислый газ. Одновременно у них был создан анатомический барьер, который задерживал влагу в яйце для развития и роста эмбриона. В результате этого эволюционного шага амниоты обрели способность откладывать яйца на суше. В отличие от амниот амфибии, как правило, мечут икру в воду. Первые амниоты появляются в верхнем каменноугольном периоде. Несколько миллионов лет спустя амниоты разделились на две эволюционные ветви. Одна группа была представлена синапсидами, предками млекопитающих, а вторая – зауропсидами, от которых произошли ящерицы, змеи, крокодилы, динозавры и птицы. Первые синапсиды возникли 315 млн лет назад, и уже в нижнем пермском периоде представители этой группы, пеликозавровые, стали
