5
Птицы, рыбы, летучие мыши и лягушки

Сердце имеется у всех живых существ. Ну, может, и не у всех, но у большинства высших организмов, у которых есть кровообращение. Насекомые, амфибии, рыбы, рептилии, птицы и млекопитающие – все эти существа оснащены насосом, перегоняющим по телу кровь. Мало того, некоторых животных природа наградила не одним, а несколькими сердцами – все зависит от того, что именно считать сердцем.

Сравнительная анатомия всегда меня завораживала. Сравнивать скелеты и органы существ различных видов – увлекательнейшее занятие. Следуя за эволюцией, мы двигались порой в противоположных направлениях, однако порой наше сходство просто поразительное. Подмечая признаки общего происхождения, наблюдая наше всеобщее родство и осознавая, что человек – лишь частица огромной целостной картины, испытываешь удивительное чувство.

Скелет взрослой летучей мыши похож на наш с вами – пропорции другие, но кости и сухожилия одинаковые. И таким же образом дела обстоят с внутренними органами. Внутренности крысы, свиньи и человека одни и те же, их функции и расположение в организме ничем не различаются. Генетическое сходство тоже поразительно. Генетический материал (ДНК) шимпанзе на 96% совпадает с человеческим. И даже сходство ДНК у человека и мыши составляет 85%.

В отношении сердца и кровообращения мы, люди, походим на других млекопитающих и птиц. Все мы – существа теплокровные, уровень теплоотдачи у нас высокий, а это требует хорошего кровообращения. И четырехкамерная система с раздельными венозным и артериальным кровообращением – лучший выход. Такая система обеспечивает доступ качественной, богатой кислородом крови к мышцам и внутренним органам, в то время как бедная кислородом отработанная кровь возвращается в легкие. Организм рыбы и амфибии не нуждается в крови, обогащенной большим количеством кислорода, поэтому система кровообращения у них представлена лишь одним кругом. Несмотря на то что наше сердце похоже на сердце других млекопитающих, имеются и различия. Пульс человека в состоянии покоя составляет около 70 ударов в минуту, а максимальный пульс – 220 ударов. На тренировке, чтобы довести сердцебиение до 200 ударов, нам понадобится время. А вот гепарду удается увеличить пульс со 120 до 250 ударов всего за несколько секунд, но это увеличение настолько стремительно, что гепард способен бежать в течение 15-20 секунд. Если он будет бежать дольше, то его внутренние органы пострадают от перегрева.

У коз, коров и свиней пульс в состоянии покоя примерно такой же, как у людей. У более мелких животных – например, кроликов и кур – сердцебиение составляет от 200 до 300 ударов в минуту, а у хомяков и мышей – от 500 до 600. Сердце колибри бьется с бешеной скоростью – 1200 ударов в минуту во время полета.

На другом конце шкалы находятся крупные млекопитающие с медленным пульсом в состоянии покоя. Пульс слона составляет около 30 ударов в минуту, а сердце синего кита за то же время успевает ударить всего восемь раз. Чем крупнее животное, тем больше его сердце. Человеческое сердце по размеру похоже на кулак, а весит около полукилограмма. Сердце синего кита примерно такое же, как маленький электромобиль, и вес его достигает 600 кг. Мозг жирафа располагается на 2 м выше сердца, и это выдвигает немалые требования к выталкивающей силе сердца. Природа справилась с этой задачей, снабдив жирафье сердце особенно мускулистыми и сильными стенками. Существует ли взаимосвязь между частотой пульса и продолжительностью жизни у представителей разных биологических видов – вопрос невероятно интересный. Если разместить на вертикальной шкале частоту сердцебиения, а на горизонтальной – продолжительность жизни, то становится ясно, что пульс обратно пропорционален возрасту. Животные с наиболее высоким пульсом в состоянии покоя – мыши, крысы и хомяки – живут меньше всех. Те же, у кого пульс немного медленнее, – кошки, тигры, собаки и лошади – живут чуть дольше. Самые же крупные животные, такие как слоны и жирафы, обладающие наиболее медленным пульсом, живут дольше всех. Однако из этого правила имеется и одно важное исключение. Это человек. Мы в эту шкалу вообще не укладываемся.

Если судить по частоте нашего пульса, то продолжительность нашей жизни должна быть такой же, как у ослов и лошадей, то есть от 25 до 30 лет. Но, как известно, живем мы дольше, и это доказывает, что «правило пульса» работает не на сто процентов.

К тому же в природе нас больше не подстерегают опасности, угрожающие нашей жизни. Благодаря нашей сообразительности мы научились вести мирный образ жизни, а благодаря гигиене, одежде и жилью значительно сократили уровень заболеваемости. Профилактика и медицина тоже сыграли значительную роль. В результате мы живем дольше, чем наши предки десятки тысяч лет тому назад.

Другое интересное наблюдение – это сопоставление пульса и продолжительности жизни среди людей. Считается, что чем медленнее пульс в состоянии покоя, тем лучше у человека здоровье и тем дольше он живет, а если пульс частый, то все получится наоборот. Частый пульс может быть признаком заболевания, способного сократить жизнь. К тому же учащенное сердцебиение само по себе приводит к тому, что сердце и кровеносные сосуды изнашиваются быстрее.

Но вернемся к животным – на этот раз к амфибиям. Если у млекопитающих и птиц сердце четырехкамерное, то у лягушек камер всего три – два предсердия и один желудочек. Лягушки могут обогащать кровь кислородом как через легкие, так и через кожу – она у них очень тонкая.

Бедная кислородом отработанная кровь возвращается в правое предсердие, а в левое предсердие поступает кровь, насыщенная кислородом через кожу и легкие. Кровь из обоих предсердий попадает в желудочек. На первый взгляд кажется, что это неудачная система, но на самом деле желудочек разделен на более мелкие камеры, благодаря которым «использованная» кровь практически не смешивается с кровью, обогащенной кислородом. Затем желудочек выталкивает кровь – частично в легкие для насыщения кислородом, а частично к остальным органам, для того чтобы напитать кислородом их и зарядиться кислородом через кожу.

Если у лягушек сердце трехкамерное, то у головоногих (одним из представителей которых является осьминог) сердце не одно, их целых три! С каждой стороны туловища у них имеется по одному сердцу, которые выталкивают кровь к жаберным щелям для насыщения кислородом, а еще одно сердце имеется в середине туловища. Оно принимает богатую кислородом кровь и снабжает ею внутренние органы. Кровь у осьминога голубая, потому что в ней содержатся атомы меди.

Сердце у рыб устроено удивительным образом. У рыбьего сердца одно предсердие и один желудочек. Отработанная кровь возвращается в предсердие и поступает оттуда в единственный желудочек. Отсюда она переносится к жабрам и насыщается полученным из воды кислородом. Однако между желудочком и жабрами находится особая похожая на трубку структура, называемая артериальным конусом. Ее функция – регулировать давление и силу поступающей к жабрам крови. Все, кто имел дело с рыбой, знают, что жабры – органы тонкие и деликатные, которые можно повредить, если давление будет чересчур высоким. Благодаря артериальному конусу давление между сердцем и жабрами уменьшается, и кровь проходит сквозь них медленно, не нанося вреда. Однако есть в этой системе и небольшой недостаток. Когда кровь выходит из жабр и готова двигаться дальше, к другим органам, скорость ее очень низкая, как и давление. Помогая себе разогнать кровь, рыба совершает активные телодвижения.

Рыба данио-рерио, которая относится к семейству карповых, – популярная аквариумная рыбка, которую также используют в научных экспериментах. Ее длина составляет всего несколько сантиметров, а продолжительность жизни – до пяти лет. Ученые любят эту рыбу, потому что она быстро растет и размножается: за короткое время можно вырастить множество подопытных рыбок и ускорить исследования. Кроме этого, данио-рерио обладает уникальной способностью отращивать различные части тела – например, не только утраченные плавники и кожу, но и мозг с сердцем. Если отрезать часть человеческого сердца, то начнется сильное кровотечение и человек неминуемо умрет. Если сделать то же самое с сердцем данио-рерио, то результат будет совершенно иным. Во-первых, кровь в этом месте начнет интенсивно свертываться, и на месте кровотечения образуется тромб. После этого уцелевшие клетки сердечной мышцы начинают расти, и всего за несколько дней сердце рыбы полностью восстанавливается. Должен признаться, что я немного завидую этим поразительным свойствам данио-рерио и порой задаюсь вопросом, почему эволюция не наградила такой же способностью людей. Какие бы процессы ни отвечали за такую регенерацию, это свойство вызывает интерес у ученых, и я не теряю надежды, что когда-нибудь мы научимся использовать эти механизмы для лечения человеческого сердца, поврежденного инфарктом.

Сразу возникает закономерный вопрос: если наше сердце настолько похоже на сердца других млекопитающих, то возможно ли пересадить человеку сердце животного?

В западных странах сердечные недуги относятся к наиболее частым заболеваниям, от которых страдают миллионы людей. Больное сердце значительно ухудшает качество жизни и сокращает ее продолжительность. Многие заболевания настолько тяжелы, что сердце не поддается лечению, а оперативное вмешательство бессмысленно. В этом случае единственным решением остается трансплантация. К сожалению, доноров не хватает, и ждать приходится долго, так что некоторые больные умирают, так и не дождавшись помощи, а многие даже не успевают войти в список ожидающих очереди. Научись мы пересаживать органы животных человеку, эта проблема была бы решена.

Врачи неоднократно пытались пересадить органы представителей одного биологического вида представителям другого, но эти попытки пока успехом не увенчались. Еще в 1905 г. хирурги попробовали пересадить почечную ткань кролика ребенку, страдающему почечной недостаточностью, однако безрезультатно. В 1984 г. врачи университетского центра Лома-Линда в окрестностях Лос-Анджелеса провели операцию по пересадке сердца бабуина девочке по имени Бэби Фэй. У ребенка был тяжелый врожденный порок сердца, несовместимый с жизнью, а человеческого сердца хирургам найти не удалось. Бэби Фэй прожила с сердцем бабуина 21 день, но потом произошло отторжение.

Основная проблема межвидовой трансплантации органов заключается в иммунологической несовместимости. Коротко говоря, ткани одного организма несовместимы с тканями другого. Несмотря на то что сердце свиньи или шимпанзе невероятно похоже на наше, его ткань является для нас инородной, и иммунная система, распознав это, встает на защиту своего организма и отторгает чужую ткань. Процесс отторжения невозможно предотвратить даже при помощи сильных иммунодепрессантов. Тем не менее в будущем эту проблему, вероятно, возможно решить благодаря генной инженерии. Возможно, мы научимся выводить свиней с органами, более похожими на человеческие, которые не станут отторгаться человеческим организмом. Или, может быть, технологии будущего позволят нам клонировать собственные органы в лаборатории? Уж такой-то орган окажется на 100% совместим с нашим организмом, и при трансплантации нам даже не понадобятся иммунодепрессанты. В ту эпоху, когда мы освоим подобные методы, продолжительность человеческой жизни увеличится в несколько раз. Старость и смерть наступают оттого, что органы изнашиваются и перестают работать должным образом. Впрочем, если постоянно заменять изношенные органы новыми – подобно тому как мы меняем детали машины, – то мы превратимся в настоящий конструктор.