Итак, теперь мы кое-что знаем о том, из чего состоит кость и как функционирует костная ткань. Это происходит вовсе не беспорядочно. Все эти маленькие процессы протекают в рамках масштабного плана, формирующего наш с вами скелет. Механизмы и места образования костей меняются на протяжении жизни. Определенные участки ключицы, а также некоторые кости черепа, например, образуются в результате так называемого эндесмального окостенения. На эмбриональной стадии развития формирующая наш скелет костная ткань образуется из временной мягкой ткани, служащей предшественником для различных важнейших систем и жидкостей нашего организма, в том числе крови. Большинство остальных костей нашего тела формируется в процессе так называемого эндохондрального окостенения. Изначально кости скелета состоят из хрящевой ткани, которая в итоге заменяется костной, когда все эти крошечные остеобласты берутся за свою неустанную работу. Если задуматься о том, как именно все происходит, то это напоминает самую настоящую научную фантастику. Кровеносные сосуды нашего формирующегося тела проникают в хрящевые кости, создавая так называемые точечные питательные отверстия, откуда начинается и распространяется процесс окостенения. Причем с длинными костями наших конечностей все особенно странно. Они окружены жесткой оболочкой, и отвечающие за рост кости клетки делают свое дело в пространстве между поверхностью кости и этой жесткой оболочкой. Слой за слоем они выкладывают кость, постепенно заменяя хрящевую ткань костной. А по мере того как эти длинные кости принимают свою форму, остеокласты пожирают костную ткань с внутренней поверхности параллельно образованию новой костной ткани на внешней поверхности. В результате получается полый элемент, состоящий из костной ткани. Причем бо́льшая часть всего процесса приходится на самое начало нашей жизни. Пожалуй, скелет никогда не бывает таким активным, как во время нашего внутриутробного развития. По оценкам биологов, примерно за 11 недель до появления на свет в организме плода насчитывается примерно 800 отдельных центров окостенения, где мягкие ткани преобразуются в кости, и этот процесс завершается, когда все центры сливаются примерно в 206 отдельных костей, имеющихся у взрослого человека.
Несмотря на то, как долго способны сохраняться кости — тысячи лет в случае человеческих костей, обнаруженных на Ранчо Ла-Брея, и намного дольше для всевозможных доисторических видов, с которыми мы успели познакомиться, — живая костная ткань пластична. Да, наши кости по большей части остаются на своих местах, однако нельзя сказать, что после окостенения в младенческом возрасте скелет больше никогда не меняется. Даже после того, как ваш скелет достигает своей окончательной, взрослой формы, остеобласты продолжают выкладывать новые слои костного материала, в то время как остеокласты, подобно Пакману, жадно пожирают старые костные клетки. Это равновесие в старости может нарушиться и привести к заболеваниям вроде остеопороза, при которых либо остеобласты формируют недостаточно костной ткани, либо остеокласты слишком активно ее уничтожают, либо и то и другое. Вся эта бурная и никогда не прекращающаяся деятельность происходит на уже существующей поверхности кости. Мы постоянно добавляем новые слои на внешнюю поверхность наших костей, параллельно снимая старые, и весь этот процесс протекает под жесткой внешней оболочкой живой ткани под названием «надкостница». Эта биологическая обертка окружает каждую кость, за исключением суставов. Она выполняет множество различных функций, например, помогает образуемым костным мозгом кровяным клеткам распространяться по всему телу — а в рамках процесса формирования костной ткани надкостница создает клетки, которые становятся остеобластами, чтобы они потом наращивали внешний слой кости.
Как результат всего этого роста и перестройки мы получаем чрезвычайно активную ткань с разнообразными свойствами, которая подготавливает наше тело ко всевозможным нагрузкам, напряжениям и сжатиям. Частично эта прочность объясняется распределением коллагена в костной ткани. Он не просто беспорядочно по ней разбросан. В соседних слоях костной ткани волокна коллагена тянутся в разных направлениях под различными углами друг к другу, образуя органическую сетку. Если бы все эти волокна шли в одном и том же направлении, то кость обладала бы невероятной прочностью относительно нагрузки в этом направлении, однако запросто бы ломалась, если бы усилие было приложено под другим углом.
Мы живем в трехмерном мире, и внутренняя структура наших костей сталкивается с различными ударами и сотрясениями во всевозможных направлениях. Возьмем бедренную кость (я не стал говорить вашу бедренную кость из-за того, что мы будем с ней делать в этом мысленном эксперименте). Если бы все волокна коллагена бедренной кости были расположены в виде горизонтальных полос по всей ее ширине, то она легко ломалась бы при горизонтальном ударе по ней — например, бейсбольной битой. Будь волокна коллагена выстроены вертикально, кость выдержала бы горизонтальный удар, однако оказалась бы крайне уязвима перед вертикально направленным ударом — скажем, если бы битой ударили сверху вниз, словно топором. Это тот же самый принцип, который я усвоил, когда занимался в детстве тхэквондо: чтобы сломать доску, нужно бить вдоль древесных волокон, а не поперек их. К счастью для нас — а также всех остальных позвоночных, — в наших костях волокна коллагена тянутся в разных направлениях, тем самым защищая кость от перелома. Соотношение коллагена и гидроксиапатита в костях варьируется в зависимости от нагрузки, с которой им приходится сталкиваться, а взаимное расположение этих составляющих помогает костям выдерживать вес тела и беспрепятственно двигаться.
Давайте теперь оставим микроструктуру кости и посмотрим на нее невооруженным глазом. Костная ткань обладает гибкостью не только с точки зрения ее биомеханических свойств. Не все кости в нашем организме устроены одинаково. Внутренняя структура костей черепа отличается от структуры костей ног или позвонков. Грубо говоря, наши кости по своему строению бывают двух типов. Есть компактные кости, в которых, как можно догадаться по названию, костные клетки расположены плотно друг к другу, и пористые кости, напоминающие систему распорок. Два типа костной ткани обладают различными преимуществами в зависимости от своего местоположения. В большинстве костей наших рук и ног внутри находится более компактная костная ткань, так как эти кости должны быть прочными. Эти структурные элементы обеспечивают наше передвижение в пространстве. Кости черепа прочно связаны друг с другом и сами не движутся (во всяком случае, хочется на это надеяться). Вот почему если посмотреть на поперечный разрез кости черепного свода, то вы увидите два внешних слоя компактной костной ткани, между которыми пролегает пористая костная ткань. Пористая ткань выступает в роли своеобразного амортизатора между плотными защитными слоями, что уменьшает вероятность перелома или трещины при ударе. Эти два типа костной ткани функционируют взаимосвязанно в зависимости от того, какое соотношение прочности, легкости и гибкости требуется от кости[36].
Пожалуй, сложно представить себе все эти перетасовки, происходящие внутри нас начиная с эмбрионального развития. Рассматривая свои старые фотографии, мы видим, как становились выше, как у нас появились проклятые прыщи, как перед нами встал вопрос, брить или нет те или иные части своего тела. Но о скрывающихся за всем этим костях никаких данных не остается. Даже если нам показать на скелетах живших когда-то людей, как меняются кости с рождения до старости, все эти преобразования настолько хорошо нам знакомы, что кажутся чем-то обыденным. Давайте же отвлечемся, чтобы рассмотреть некоторые аномальные трансформации костей. Это исключительные случаи, которые можно назвать патологией, однако они наглядно демонстрируют, что костная ткань невероятно гибкая, активно реагирует на внешние воздействия и в зависимости от наших действий может принимать различную форму. Эти экстремальные случаи помогут показать, каким чудом природы является кость.
Хоть я и не сомневаюсь, что многие предпочли бы забыть вышедший в 2008 году фильм «Индиана Джонс и Королевство хрустального черепа», в этом фильме среди всей псевдонаучной мешанины, являющейся движущей силой сюжета, очень кратко затрагивается одно настоящее антропологическое явление. Я не имею в виду сами хрустальные черепа. Все «настоящие» хрустальные черепа были выполнены из кварца в XIX веке с целью поживиться на повсеместной заинтересованности древними культурами и прочими диковинами. Это были времена расцвета Финеаса Тейлора Барнума и других обманщиков задолго до того, как на канале Discovery вновь принялись убеждать людей в существовании русалок. В определенный момент фильма наш бесстрашный доктор Джонс подносит причудливо вытянутый кристальный череп к рисунку доколумбовой эпохи, на котором изображен человек с точно такой же формой головы. На этом совпадение фактов и вымысла заканчивается. Люди на протяжении истории действительно придавали своим черепам вычурную форму, однако это не имело никакого отношения к вмешательству пришельцев или желанию выжать еще немного денег из увядающей франшизы.
Человеческий череп не ограничен какой-то строгой генетической программой, следуя которой он всегда получался бы определенной формы, что бы с ним ни делали. Наш череп состоит из нескольких соединяющихся между собой костей, и проходит не один год, прежде чем они вырастут и срастутся, а черепная коробка станет полностью жесткой. Таким образом, остеобластами и остеокластами, обеспечивающими биологический рост наших костей, можно манипулировать, и если сдавить череп в нужных местах в правильно подобранное время, то кости в процессе своего роста будут реагировать на оказываемое на них давление.
Традиция изменения формы черепа — одна из самых древних среди известных в человеческой культуре. Кроме того, она была еще и невероятно популярной. Помимо майя в Южной Америке, индейских племен, таких как чокто, практиковали трансформации черепа гунны и аланы из Восточной Европы, равно как и люди, жившие на Багамах, Филиппинах и в Австралии, — все в разные периоды истории и в различных целях