Но более интересно не это. Сумчатые кости имели и древние плацентарные млекопитающие. Отечественный палеонтолог профессор А. К. Агаджанян считает, что наличие сумчатых костей есть признак того, что первые плацентарные животные не были таковыми. Они не могли долго вынашивать зародыш. Ведь его рост ограничивали эти самые сумчатые кости. Настоящая плацентарность возникает только тогда, когда исчезают сумчатые кости.
Анатомия человека
Венец природы
История этой главы началась около 100 тысяч лет назад, когда на планете Земля появился человек разумный (Homo sapiens), то есть тот вид, к которому относимся и мы. Нас отделяют сотни поколений от первого человека, которого природа наделила удивительной способностью мыслить, заранее обдумывать свои поступки и их последствия. Правда, и до сих пор человек не всегда пользуется этой способностью… Эта уникальная способность позволила человеку значительно улучшить свои условия жизни: сначала придумать стрелу, колесо, плуг, нож, хижину, а потом многоэтажный дом, самолет, автомобиль, космический корабль и, как это ни печально, ядерное оружие. Но вы, наверно, спросите, что же объединяет нас, людей XXI века, и первобытных людей, одетых в шкуру и пользующихся каменными орудиями? Ведь прошли тысячи лет, за это время могло же что-то измениться. И да и нет. Время не проходит бесследно ни для одного вида живых существ, что-то обязательно меняется. И тем не менее если было бы возможно сравнить анатомию человека современного и первобытного, то отличия оказались бы несущественными. Часто именно анатомия позволяет сравнить различные виды и роды живых организмов, чтобы сделать заключение об их родстве.
Эволюционный ряд предков человека: 1 – ардиопитек; 2 – австралопитек; 3 – человек умелый; 4 – человек прямоходящий; 5 – неандерталец; 6 – человек разумный
Человек разумный – всего лишь один вид из многомиллионного разнообразия видов живых существ, которые живут вокруг нас. Казалось бы, всего один вид, изучить который за многие века можно было бы досконально, тем более что в настоящее время существует множество новых технологий. Но эта задача оказалась не столь простой, как кажется. Маленькая одноклеточная амеба, размером не более 700 мкм, состоит из целого набора органелл, а те, в свою очередь, из множества образующих их органических веществ, а человек состоит из многих миллионов клеток, подобных амебе. У каждой есть своя функция, каждая чем-то занята.
Каждый из органов имеет своё место, каждый делает свою работу. А ведь все они ещё и связаны друг с другом! Поэтому мы и до сих пор не знаем всего о человеке, а, между тем, знание это нам необходимо, прежде всего в медицине. Врач должен не только представлять, где находится сердце или почка, но и знать, какие процессы связаны с этими органами. А причина заболевания иногда кроется всего лишь в какой-нибудь группе клеток. Поэтому изучение человеческого организма происходит на самых разных уровнях: от клетки до системы органов.
Чем человек отличается от растения
Чем человек отличается от высших растений – папоротников, хвощей, плаунов, голосеменных и цветковых? Вы, наверное, скажете: абсолютно всем. Но давайте рассмотрим этот вопрос с самого первого уровня строения человека и растений, с уровня клеток и тканей. Человека, как и всех других животных, отличает от растений одна важная особенность.
Склереиды растений: А – ветвистая склереида из листьев кувшинки; Б – каменистые склереиды из мякоти груши; 1 – утолщение стенки; 2 – полость, в которой находилось живое содержимое клетки до того, как она отмерла; 3 – каналы в утолщенной стенке, связывавшие клетки друг с другом
У высших растений, как и у животных, есть транспортные системы. В царстве животных это чаще всего кровеносная система. У растений – ксилема (древесина) и флоэма (луб, живая часть коры). Каркас тела человека и позвоночных животных составляют кости, у беспозвоночных – плотные клеточные мембраны, панцири, раковины. У растений тоже есть такая опора – это механическая ткань. И вот в строении этих тканей заключается существенная разница между этими живыми организмами. Ксилему, которая переносит минеральные вещества и воду, образуют сосуды или трахеиды – полые мертвые клетки, которые у цветковых растений соединяются вместе в единые трубки. Механическая ткань высших растений – склеренхима – тоже сложена мертвыми клетками с утолщенными стенками. В этих клетках и заключается главное отличие царства животных от царства растений: у последних они мертвые, а у животных – живые. Если в организме человека отмирают какие-то клетки, они сразу же уничтожаются иммунными клетками и заменяются другими клетками. Если отмирает сразу множество клеток, начинается воспалительный процесс, гангрена. А растения живут себе и живут. Большая часть ствола дерева – внутренние слои древесины – в основном состоит из мертвых клеток, а деревья живут сотни лет!
Горизонтальный перенос
Каждое живое существо на нашей планете имеет наследственную информацию, записанную в молекулах ДНК и РНК, будь то неклеточный вирус, бактерия или человек. Она состоит из набора генов, кодирующих различные признаки организмов, и передается по наследству. У вирусов это просто молекула ДНК или РНК, у бактерий – кольцевая бактериальная хромосома, основой которой является ДНК, у эукариот – ядерных организмов – это целый набор хромосом. При этом у каждого вида есть свой особый набор хромосом и, следовательно, генов, которыми он может обмениваться с особями своего вида в процессе размножения. Попадание генов разных видов друг к другу, казалось бы, исключено. Хотя все же в природе существуют гибриды между близкородственными видами, например гибрид лошади и осла – мул, белуги и стерляди – бестер. Но, как правило, подобные гибриды нежизнеспособны или бесплодны.
Тем не менее гены вирусов, растений, бактерий могут проявиться в геноме (наследственной информации) животных и человека, и наоборот. Как же возможен такой фантастический процесс? Объяснения этому могли появиться только начиная с 1952 года, когда американские исследователи Дж. Ледеберг и Н. Циндер открыли очень интересный процесс.
Строение ДНК и упаковка ее в хромосоме (схема с переменным масштабом): 1 – азотистые основания, соединяющие две ветви спирали (наибольшее увеличение); 2 – двойная спираль; 3 – клубочек из белков-гистонов, на которые накручивается нить ДНК; 4 – гистоны; 5 – спираль третичного уровня; 6 – петли ДНК, складывающиеся в хромосому; 7 – хромосома (наименьшее увеличение); 8 – плечо хромосомы; 9 – центромера, соединяющая плечи хромосомы
Вирус, попадая в клетку бактерии или ядерного организма, встраивает свою ДНК в ДНК «хозяина» и «заставляет» клетку делать с вирусной ДНК все новые и новые копии. Выходя из клетки, вирусные ДНК могут «прихватить» с собой некоторые гены ДНК хозяина. Эти фрагменты ДНК попадают в новые организмы, в том числе неродственные изначальному. Такой процесс получил название «горизонтального переноса», в отличие от «вертикального переноса» наследственной информации, который осуществляется от предка к потомку. Так, с помощью вирусов, фрагменты ДНК одних организмов могут попасть в другие, порой относящиеся к другому семейству, классу, типу, а то и царству.
«Горизонтальный перенос» у бактерий: 1 – вирус; 2 – бактерия вида А; 3 – ДНК вируса; 4 – ДНК бактерии; 5 – вирус проникает в клетку; 6 – ДНК вируса встраивается в ДНК бактерии; 7 – клетка производит вирусные частицы, которые «захватывают» с собой фрагменты бактериальной ДНК; 8 – новая вирусная частица; 9 – бактерия вида Б; 10 – вирус проникает в клетку; 11 – ДНК вируса встраивается в ДНК бактерии, принося гены бактерии вида А; 12 – перенесенный фрагмент ДНК
Наиболее хорошо этот процесс изучен на примере бактерий. Иногда значительная часть ДНК бактерий несет встроенные чужие (как правило, вирусные) участки. Например, в ДНК бактерии Pseudomonas aeruginosa доля «чужой» наследственной информации составляет 14,8 %. Не случайно считается, что горизонтальный перенос играет далеко не второстепенную роль в видообразовании у бактерий.
А насколько распространен горизонтальный перенос у животных? Этот вопрос пока не исследован. Хотя известно, что, например, у человека целые участки хромосом являются «молчащими», то есть с них не происходит никакого синтеза РНК, а значит, и белков. Возможно, среди этих «молчащих» участков и находятся вирусные и другие чужие ДНК. Также не исключено, что часть генов, которые функционируют в нас, вовсе не наши, а «чужие».
Дышите глубже
В течение дня мы едим, спим, ходим, едем в транспорте, читаем, пишем и т. д. При этом ни на секунду не задумываясь о том, что мы ещё и дышим. Процесс этот регулируется самыми разными способами. В стволе головного мозга находятся нервные центры, которые посылают импульсы к мышцам грудной клетки, заставляя их или сокращаться, или расслабляться. В зависимости от сокращения или расслабления мышц происходит вдох или выдох. Процесс этот обладает определенным ритмом. Но это не единственный регуляторный механизм дыхания.
Если кто-нибудь из вас нырял под воду, то наверняка помнит, что при этом приходится задерживать дыхание. Ритмичный процесс, регулируемый стволовыми нервными центрами, нарушается. В принципе, задержать дыхание или, наоборот, сделать очень глубокий вдох можно не обязательно под водой, а просто тогда, когда захочется. При желании мы можем дышать часто, редко, глубоко, поверхностно, – получается, что, кроме непроизвольной, есть и произвольная регуляция дыхания.
Есть и другие механизмы регуляции легочного дыхания – химические. В основе их лежит величина концентрации веществ в крови. Особенно активным веществом в этой регуляции является один хорошо знакомый всем газ – углекислый (CO2). При увеличении его концентрации в крови центры дыхания посылают сигнал мышцам, участвующим в дыхании, что необходимо сделать вдох. Недаром, когда мы задерживаем дыхание, через небольшое время нам нестерпимо хочется сделать вдох. Поэтому углекислый газ ещё называют физиологическим стимулятором дыхания.