Восстановление органов и тканей животного организма: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Регенерация органов у низших организмов

Среди позвоночных животных есть одна группа, которая на протяжении вот уже свыше полутораста лет привлекает внимание исследователей своей исключительной способностью восстанавливать утраченные части тела.

Эта группа — хвостатые земноводные животные, обитатели наших пресных вод. К ним относится всем известный тритон — водяная ящерица, небольшое животное, обладающее вытянутой, как у рыбы, уплощенной формой тела, маленькой головой с широкой пастью и четырьмя лапками, удивительно напоминающими руки человека. К этой же группе относится аксолотль— земноводное животное, лет восемьдесят тому назад вывезенное из Мексики и получившее с тех пор широкое распространение в Европе как аквариальное животное.

Способность хвостатых земноводных животных к восстановлению утраченных частей тела поразительна. У тритона или аксолотля можно удалить палец или всю лапку или даже целую конечность — организм животного справится с этим повреждением. Буквально в несколько дней поверхность культи затянется тонкой пленкой покровной ткани. Пройдет неделя — и под этой пленкой появится бугорок зачатка заново возникающей утраченной части. Еще неделя-другая — и бугорок принимает сначала коническую форму, потом превращается в подобие плоской лопатки, внутри которой просвечивают зачатки костей. Начинается развитие пальцев, и через месяц после операции новообразованная часть отличается от утраченной только меньшей величиной.

У тритона или аксолотля восстанавливаются не только конечности. Удалять можно хвосты, челюсти, глаза, оставив на месте только небольшие части этих органов, и спустя месяц-два организм ответит на повреждение полным восстановлением поврежденного органа.

Способность тритона и аксолотля к восстановлению утраченных частей тела кажется безграничной. У одного и того же животного можно повреждать одну и ту же конечность или хвост много раз, отрезая восстановленную часть. И каждый раз, снова и снова, спустя неделю, на поверхности культи появляется бугорок, начинается рост, и через месяц животное передвигается в аквариуме с помощью заново возникших конечностей.

Этот поражающий воображение процесс носит название регенерации — восстановления.

Но способность организма тритона и аксолотля к регенерации удаленных органов поражает не своей силой, не степенью своего развития. Наоборот, простые опыты убеждают в том, что это свойство у тритона или аксолотля в действительности ограничено. Конечность не восстанавливается, если ее удалить вместе с лопаткой и ключицей, к которым она прикрепляется. Хвост не восстанавливается, если его отрезать у самого корня. Глаз не восстанавливается, если его удалить целиком.

Существует множество организмов, неизмеримо превосходящих тритона и аксолотля по способности восстанавливать утраченные части. Можно назвать немало животных, которые восстанавливаются заново после того, как их тело будет разрезано пополам или на две-три, или даже на десять-двадцать частей.

Обыкновенный земляной червь, разрезанный на десять частей, превращается в десять червей. А такие организмы, как маленькое пресноводное животное гидра или плоский червь, живущий в болотах и лужах — планария, — превращаются в целое животное из одной сотой, из крошечного кусочка своего тела.

Но это — низшие животные, простотой своего строения бесконечно уступающие таким животным, как тритон и аксолотль. Одна сотая часть тела, из которой восстанавливается гидра или планария, мало чем отличается от остальных ⁹⁹/₁₀₀ тела этих простых организмов. А аксолотль и тритон — это позвоночные, представители того же типа животных, к которым относятся непосредственные предки человека — млекопитающие. И земноводные — это не низшая группа позвоночных, а довольно высокая ступень их развития, ступень, с которой началось завоевание позвоночными животными суши.

Триста миллионов лет назад началось это могучее движение великой семьи позвоночных — выход на сушу. Рыбы становились земноводными животными, заменяя плавательные конечности конечностями для ходьбы, изменяя строение хвоста, а главное, приобретая орган воздушного дыхания — легкие.

Тогда-то и появились у позвоночных черты строения, которые обеспечили наземный образ жизни, возникли те особенности устройства скелета, мышц, нервной и кровеносной систем, по которым мы в тритоне и аксолотле узнаем ближайших родичей наших далеких предков — первых земноводных животных.

Эти особенности — приспособление к наземному образу жизни, передвижению, поиску пищи и бегству от врагов на твердой почве, в воздушной среде.

Если внимательно рассмотреть строение конечности аксолотля, то ее сходство с той же конечностью человека не оставляет никаких сомнений в нашем родстве с этими животными.

Опору передней конечности тритона или аксолотля составляют кости скелета, имеющие то же рабочее значение, что и соответствующие кости руки человека. В сустав, образуемый передним краем лопатки, упирается плечевая кость, другим концом прикрепляющаяся к костям предплечья — лучевой и локтевой. Последние связаны подвижным суставом с костями запястья, которых у аксолотля оказывается восемь, как и у человека. Дальше идут длинные трубчатые кости пястья, переходящие в фаланги пальцев. Различие между передней конечностью тритона или аксолотля и рукой человека, если не входить в подробности, которыми занимается сравнительная анатомия, заключается в том, что у тритона передняя конечность содержит четыре, а у человека пять пальцев.

Значительное сходство передней конечности тритона и руки человека обнаруживается и в строении мускулатуры. Передняя конечность сгибается в локтевом суставе с помощью мышц-сгибателей, среди которых главную роль играет бицепс — двуглавая мышца плеча, а разгибается с помощью мышц-разгибателей, среди которых выделяется наиболее крупная мышца, прикрепленная одним концом к лопатке и плечевой кости, а другим концом — к отростку локтевой кости — трехглавая мышца плеча. Сходные как у тритона, так и у человека мышцы — сгибатели и разгибатели пальцев — располагаются в предплечье. Нет никаких сомнений в том, что первые наземные позвоночные, приспособившись к наземному образу жизни, приобрели тот тип устройства мускулатуры, который сохранился и при дальнейшем усложнении строения позвоночных, при дальнейшем совершенствовании их организации.

B передней конечности аксолотля мы находим нерв, который образует те же ветви и снабжает те же мышцы, что и в руке человека. Вместе с нервом в конечность входят крупные кровеносные сосуды — артерии и вены, образующие многочисленные ветви ко всем мышцам, костям и другим частям конечности, примерно, те же ветви, какими снабжены все части руки человека.

Казалось бы, сходство строения должно обеспечивать и сходство жизненных свойств, сходство в работе. И действительно, в работе конечности аксолотля мы видим много общего с работой руки человека. По нервам из центральной нервной системы бежит раздражение, вызывающее сокращение мышц. Сокращаясь, мышца тянет за собой те или другие части скелета, вызывая движение конечностей. Работающая мышца потребляет кислород и питательные вещества, приносимые кровью.

Сходство большое. Различие же заключается в том, что земноводные — это низшие позвоночные, а человек — непосредственный потомок самых высших позвоночных животных, млекопитающих. Земноводные — холоднокровные животные, они сравнительно мало подвижны, поэтому и потребление питательных веществ и кислорода работающими органами у них небольшое — в таких случаях говорится о низком уровне обмена веществ. Млекопитающие составляют высшую группу теплокровных позвоночных животных. Поиски пищи и защита от врагов у млекопитающих связаны с большой подвижностью, которая требует значительной затраты энергии, а следовательно, вызывает усиленное потребление питательных веществ и кислорода работающими органами. Вот почему у млекопитающих высокий уровень обмена веществ.

В соответствии с уровнем обмена веществ находится и поведение животных.

Движения земноводных медленны, неуклюжи. Стоит только посмотреть, как ловит свою добычу тритон, чтобы убедиться в низком уровне развития, в несовершенстве его органов движения.

Вот перед мордой тритона, извиваясь, плывет червяк. Животное бросается на свою жертву. Промах! Еще бросок! Червяк схвачен за конец — для заглатывания добычи это совсем неудобно. Тритон трясет головой, приседает на лапках, прыгает, но все напрасно — червяк упорно сопротивляется. Но как ни трудно тритону расправляться со своей жертвой с помощью одних челюстей, он не предпринимает никаких попыток применить к делу свои лапки — те самые лапки, которые по своему строению так напоминают руки человека. Для того, чтобы научиться употреблять конечности так, как их употребляют высшие наземные позвоночные, потребовались сотни миллионов лет развития. Низкий уровень обмена веществ, несовершенство функций органов, сравнительная простота строения — вот что отличает низших позвоночных от высших.

Казалось бы, и восстановительные свойства организма должны соответствовать уровню обмена веществ, высоте строения и функций органов. Но такого соответствия не обнаруживается. Как раз только у низших, у холоднокровных позвоночных животных, у земноводных, к которым относятся аксолотль и тритон, обнаруживается замечательное свойство восстанавливать утраченные хвосты, глаза и лапки. Высшие, теплокровные животные — птицы и млекопитающие — этой способностью не обладают. Вместо утраченной конечности — крыла или лапки— птица или млекопитающее всю жизнь сохраняет остаток поврежденного органа — культю, которая никакому развитию не подвергается.

Чем же объяснить отсутствие у высших позвоночных этого полезного свойства, которым наделены родичи их далеких предков, первые наземные позвоночные — земноводные? Почему потеря лапы млекопитающим или руки человеком оказывается в отличие от потери конечности аксолотлем невозвратимой утратой? Какова причина этих различий?

На протяжении последних пятидесяти лет в науке был только один ответ на этот вопрос: причина заключается в том, что в ходе развития животного мира, по мере постепенного усложнения строения и совершенствования жизненных функций происходит будто бы ослабление способности организмов к самовоспроизведению частей. По мере того как организм входит во все более и более сложные отношения со средой и в зависимости от этого усложняется, специализируется строение его органов, будто бы слабеет, угасает свойство организмов замещать разрушающиеся в результате работы части. Оказывалось, таким образом, что за совершенство строения высшие животные заплатили дорогой ценой: ослаблением основного свойства жизни — способности к самообновлению. А на этой основе и произошла якобы утрата восстановительных свойств у высших организмов. Чем выше, чем совершеннее строение, тем будто бы ниже, тем слабее способность организма восстанавливать утраченные части.

Во всех учебниках и научных трудах, в которых речь шла о развитии и росте организма животных и человека, на протяжении более полувека утверждалось, что свойством замещать разрушенные в результате работы части обладают в полной мере только самые низшие организмы. У высших, сложно устроенных организмов это свойство сохраняется в какой-то мере только в тех частях, которые наиболее примитивно устроены. А части специализированных, сложных органов оказывались обреченными на бессменную службу в течение всей жизни высших организмов.

Получалось, таким образом, что у низших животных специализация частей слабая, поэтому они в течение жизни растут и развиваются. А у высших животных органы выполняют настолько сложную работу и части их настолько специализированы, что развитию этих органов уже нет места. В лучшем случае происходит только увеличение их размеров.

Различия в восстановительных свойствах организмов наука на протяжении многих лет искала в свойствах частей организма, в процессах самообновления тех материалов, из которых состоит тело животных и человека.

Эти материалы еще 150 лет тому назад получили научное наименование тканей.