Жизнь до человека - Коллектив авторов - Страница 27

Питание зародыш получает из материнской крови, которая, кроме того, уносит продукты распада. Осуществляется этот жизненно необходимый процесс через плаценту, возможно развившуюся из аллантоиса, который в яйце пресмыкающихся служит для удаления продуктов распада. Питание, получаемое через плаценту, дает возможность человеческому эмбриону развиваться в теле матери- приюте, куда более безопасном, чем яйцо в гнезде, пусть даже и покрытое скорлупой.

Амниотическое яйцо пресмыкающихся завершило переход жизни из воды на сушу, окончательно приспособив ее к среде, в которой со временем появились и прошли свой путь развития млекопитающие. Рептилии (в основном те, чьи конечности, челюсти и другие черты скелета позволяют говорить об их сходстве с млекопитающими), возможно, совершили еще один решающий шаг на пути к человеку, выработав начатки регулирования температуры тела, что в значительной мере помогло человеку и почти всем его млекопитающим сородичам стать самыми активными и умными обитателями Земли.

Человек обладает сложными системами, которые поддерживают температуру его тела постоянно в пределах нескольких десятых градуса, тогда как внутренняя температура пресмыкающихся, земноводных и рыб - короче говоря, всех живых организмов, кроме млекопитающих и птиц - колеблется вместе с внешней температурой. Неустойчивая температура тела сопряжена с многими неудобствами. Яшерицы, например, в холодное утро бывают вялыми и сонными. Их тела настолько остывают, что это замедляет химические реакции, которые приводят в действие мышцы. И у ящерицы есть только один способ заставить свое тело функционировать нормально: кое-как доползти до места, на которое падают лучи утреннего солнца. По мере того как ткани ее тела и кровь прогреваются, сердце у нее начинает работать все энергичнее, мышцы достигают максимума своей активности и ящерица бросается на беспечную муху стремительно... как ящерица. Активность же человека почти не зависит от внешней температуры. Он способен быстро бегать и усердно трудиться как в жару, так и в холод, при очень больших перепадах температуры.

И не только активность жизненных процессов, но и сама жизнь зависит от внутренней температуры. Все животные должны сохранять температуру внутри тела в определенных строго ограниченных пределах. Выход за эти пределы влечет за собой быструю смерть, как это хорошо известно, например, тем, кто держит в аквариуме тропических рыбок. Наиболее широки эти пределы, по-видимому, у личинок комара-некоторых из них находили в горячих источниках, где температура их тела составляла около 70° С, а другие выживают на Аляске, даже когда в их тканях образуется лед.

Пределы, допустимые для человека, у которого при нормальных обстоятельствах температура тела изменяется лишь на десятые доли градуса, очень узки: смерть обычно наступает, если температура превысит 43° С или упадет ниже 25° С.

Жизненная важность внутренней температуры тела определяется ее взаимосвязью с физической активностью. Физическая деятельность требует энергии, которая обеспечивается реакциями обмена веществ, реакции же эти замедляются под воздействием холода и ускоряются под воздействием тепла.

У многих животных при повышении температуры тела примерно на 10° С их скорость в целом удваивается, однако скорость разных процессов возрастает по-разному. По мнению некоторых ученых, если внутренняя температура превышает нормальный верхний предел, какой-то из процессов обмена может ускориться настолько, что организм перестанет справляться с избытком образующихся промежуточных веществ. И наоборот, при критическом падении температуры какой-нибудь процесс может замедлиться настолько, что возникнет недостаток в веществе, жизненно необходимом для следующей реакции. В обоих случаях организм оказывается жертвой изменений собственных биохимических реакций.

Внутри же указанных пределов существует определенная температура, наиболее благоприятная для жизнедеятельности данного организма. И эволюция, в частности, заключается в развитии способов поддерживать внутреннюю температуру на оптимальном уровне. Для рыб эта проблема стоит в общем менее остро, чем для наземных животных, поскольку температура их среды обитания, особенно больших водоемов вроде морей, колеблется заметно меньше, чем температура земли или воздуха. В океанах ее колебания не превышают 14° С. Например, зимняя температура воды у банки Роколл, в богатом рыболовном районе Северной Атлантики, равна 9,5 °С, а летняя - 13 С.

Обитателям же суши приходится выдерживать чрезвычайно резкие изменения температур-в некоторых областях американского Среднего Запада зимой температура падает ниже - 40° С, а летом превышает +43° С. При очень высоких или очень низких температурах пресмыкающиеся и насекомые, чтобы избежать опасности, зарываются в землю, прячутся под камнями или в воде. Тем не менее их внутренняя температура то поднимается, то падает, далеко отклоняясь от уровня оптимальной выработки энергии. Но более развитые животные в ходе эволюции вырабатывали механизмы, сглаживавшие эти пики и впадины (см. графики внутренней температуры на стр. 113), пока наконец не появились птицы и млекопитающие, которые обладают способностью поддерживать температуру тела на постоянном оптимальном уровне.

И просто поразительно, насколько близки оптимальные температуры всех млекопитающих и птиц. Нормальная температура человека равна 36,8° С, мыши - 36,5°С, лошади - 37,7°С, а слона - 36,2° С. У певчих птиц она выше примерно на 5° С. Совершенно ясно, что процессы обмена протекают с наивысшей скоростью при температуре около 37,8° С (при дальнейшем повышении температуры многие клетки погибают).

Для поддержания температуры тела, обеспечивающей наивысшую активность, человек обзавелся целой системой специальных механизмов и действий, которые помогают ему согреваться или остывать, как того требуют обстоятельства. Проследить эволюцию этих механизмов очень трудно (а иногда и невозможно), поскольку такие их компоненты, как нервы, кровь и мягкие ткани, почти не оставляют следов в окаменел остях. Однако происхождение некоторых можно установить логическим путем.

Одним из условий успешного регулирования температуры является теплоизоляция. У человека, как и у большинства животных, имеется подкожный жировой слой - изоляционная прокладка, которая возникла у пресмыкающихся на очень ранних этапах их развития. Человек, вероятно, когда-то обладал и внешней изолирующей оболочкой - у него все еще сохраняются волосы на теле, а его близкие родственники, человекообразные обезьяны, покрыты шерстью. В настоящее время считается, что впервые волосяной покров появился у пресмыкающихся - у очень подвижных рептилий, так называемых млекопитающеподобных, направление развития которых показывает, что они могли быть покрыты шерстью. У млекопитающих волосяной покров стал прекрасной защитой от холода. К тому же они способны усиливать его теплоизолирующие свойства, поднимая волосы дыбом. Человеческий "мех" для этого, конечно, не годится, однако его редкие волоски дисциплинированно поднимаются, образуя так называемую "гусиную кожу", едва крохотные мышцы у их корней получают сигнал, что телу требуется дополнительная защита от холода.

Второй и, по-видимому, очень древний механизм регулирования температуры-это дрожь. Она создает теплоту за счет мышечной активности, причем автоматически, без сознательных усилий, каких требует нормальная мышечная деятельность. Дрожь обычна у млекопитающих и наблюдалась у пресмыкающихся и насекомых. Некоторые змеи дрожат, чтобы согреть свои яйца. В Нью-йоркском зоопарке питоны, когда температура их помещения понизилась, свертывались кольцами вокруг своей яйцекладки и начинали судорожно сокращать мышцы, что несколько напоминало человеческую дрожь.

Такое сокращение мышц способствует поддержанию внутренней температуры, когда внешняя падает ниже 25° С. Дрожат даже насекомые вроде бабочек, которые в прохладный день сокращают мышцы крыльев, чтобы разогреть их перед полетом.