Крокодилско сърце - списание Computerra
Нека ви разкажа една история, която се случи преди няколко години. Сега пиша училищен учебник по зоология по програмата, в която участвах. Когато тази версия на програмата беше само замислена, аз убедих един министерски служител [Не е българско министерство, не се притеснявайте!], че преди систематично изследване на отделни групи трябва да се разгледа една доста голяма тема, която ще говори за животните като цяло.
— Добре, но откъде да започна? – попита ме служителят. Казах, че начинът на живот на животните се определя преди всичко от това какво ядат и как се движат. Така че трябва да започнете с различни начини на хранене. "Какво говориш! - възкликна моят събеседник. - Как да занеса такава програма на министъра? Той веднага ще попита защо вдъхновяваме на децата, че най-важното е дефиле!"
Опитах се да споря. Като цяло разделянето на живите организми на царства (животни, растения, гъби и други) се свързва преди всичко с начина на хранене, който от своя страна определя особеностите на тяхната структура. Характеристиките на многоклетъчните животни са следствие от факта, че те се нуждаят от външни източници на органични вещества и в същото време не ги абсорбират през повърхността на тялото, а ги ядат на парчета. Животните са същества, които се хранят с други организми или части от тях! Уви, събеседникът ми беше непреклонен. Министърът ще се интересува преди всичко от образователния аспект на програмата.
Мислейки как да организирам пролога по различен начин, тогава направих непростима грешка. Следващата ми идея беше предложението да започна изучаването на курса по зоология с различни жизнени цикли. Когато моят събеседник разбра, че като "основно нещо в живота" ще считам не храната, а размножаването, изглежда реши, че му се подигравам... Накрая написах нещо, коетоНадявах се никой да не се шокира. Тогава методистите се намесиха над тази програма, които коригираха всичко, което не разбираха в нея, и замениха формулировките с тези, които са били използвани в историческите епохи, когато същите тези методисти са учили в педагогическите институти. Тогава служители коригираха злополучната програма, след това я преосмислиха в духа на нови насоки, след това ... - като цяло пиша учебник по моята "собствена" програма и не се уморявам да ругая.
И си спомних тази тъжна история, защото за пореден път се убедих: за животните най-важното нещо е прословутата "жрачка". Когато сравняваме различни групи наши роднини помежду си, ние често не осъзнаваме какви характеристики са ги довели до успех или провал. Знаете ли например какво се превърна в един от основните козове на бозайниците? Успешният ученик ще назове храненето на потомство с мляко, топлокръвност, високо развитие на нервната система или някакво друго свойство, което е станало възможно поради достатъчно количество енергия, получена от храната. И един от основните козове на бозайниците е структурата на челюстите и зъбите!
Опитайте се да движите долната си челюст: нагоре и надолу, надясно и наляво, напред и назад. Неговото "окачване" позволява движение и в трите равнини! В допълнение, зъбите седят на челюстите на бозайниците, чиято структура се определя от задачата, която им е възложена - да пробиват, смачкват, смилат, режат, смачкват, отхапват, разкъсват, държат, гризат, смачкват, измъкват, смилат, остъргват и др. Нашите челюсти са еволюционен биомеханичен шедьовър. С изключение на бозайниците, почти нито едно сухоземно гръбначно не е способно да отхапва парчета храна! Няколко изключения включват архаичната туатара, способна да отреже главата на пиле буревестник с челюстите си, и костенурки, които са изоставили зъбите си в полза на рогова ножицаклюн. Както хищните птици, така и крокодилите не отхапват парчета храна, а просто ги откъсват - опирайки се на ноктите си (първите) или въртейки се с цялото си тяло (вторите).
Между другото, за крокодилите - тази колона е посветена предимно на тях. Благодарение на сложните експерименти на биолози от университета в Юта, те успяха да научат нещо ново за функционирането на сърцето на тези влечуги. Но първо, още няколко думи за училищната биология.
Какво ще каже учителят за крокодилите? Той ги използва, за да илюстрира твърдението, че най-прогресивни са животните с четирикамерно сърце и "топлокръвност" (хомеотермични). И вижте, деца! - крокодилът има четирикамерно сърце, почти, почти като това на бозайниците и птиците, само една допълнителна дупка остава. Виждаме със собствените си очи как крокодилът искаше да стане човек, но не го достигна, спря на половината път.
И така, крокодилът има четирикамерно сърце. От дясната му половина кръвта отива в белите дробове, от лявата - в системното кръвообращение (към консуматорските органи на постъпилия в белите дробове кислород). Но между основите на съдовете, излизащи от сърцето, има празнина - панициевият отвор. При нормалния режим на работа на сърцето част от артериалната кръв преминава през този отвор от лявата половина на сърцето към дясната половина и навлиза в лявата аортна дъга (погледнете фигурата, за да не се объркате в съотношението дясно-ляво!). Съдовете, водещи към стомаха, се отклоняват от лявата аортна дъга. Дясната аортна дъга се отклонява от лявата камера, захранвайки главата и предните крайници. И тогава аортните дъги се сливат в дорзалната аорта, която осигурява кръвоснабдяването на останалата част от тялото. Защо е толкова трудно?
Като начало, нека да разберем защо изобщо са необходими два кръга на кръвообращението. Рибите се справят с едно: сърце - хриле - потребителски органи - сърце. Тук отговорът е ясен.Белите дробове не могат да издържат на налягането, необходимо за изпомпване на кръв през цялото тяло. Ето защо дясната (белодробна) половина на сърцето е по-слаба от лявата; затова ни се струва, че сърцето се намира от лявата страна на гръдната кухина. Но защо част от кръвта, протичаща през системното кръвообращение (от лявата половина на сърцето), преминава при крокодилите през дясната, "белодробна" част на сърцето и лявата аортна дъга? При хората непълното разделяне на кръвния поток може да бъде причинено от сърдечно заболяване. Защо такъв "заместник" крокодили? Факт е, че сърцето на крокодила не е недовършено човешко сърце, то е "замислено" по-сложно и може да функционира в два различни режима! Когато крокодилът е активен, и двете аортни дъги носят артериална кръв. Но ако паническият отвор е затворен (а крокодилите "знаят как" да направят това), венозната кръв ще премине в лявата аортна дъга.
Традиционно такова устройство се обяснява с факта, че уж позволява на крокодил, който се крие на дъното, да изключи белодробната циркулация. В този случай венозната кръв се изпраща не в белите дробове (които все още не могат да се вентилират), а веднага в голям кръг - по протежение на дясната аортна дъга. Донякъде "по-добра" кръв ще отиде към главата и към предните крака, отколкото към други органи. Но ако белите дробове са увредени, каква е ползата от циркулацията на кръвта?
Американски биолози са измислили как да проверят дългогодишното предположение, че крокодилите прехвърлят кръв от едно кръвообращение в друго не за да се скрият, а за по-добро смилане на храната (въглеродният диоксид е субстрат за производството на киселина от стомашните жлези). Изследователите установили, че при здрави млади алигатори, в процеса на храносмилане на храната, венозна, богата на въглеродна киселина кръв тече през лявата аортна дъга (тази, която доставя кръв на храносмилателната система). Тогава започнаха да се намесватработата на сърцето на експериментални крокодили чрез хирургически методи. При някои от тях преминаването на венозна кръв към лявата аортна дъга беше принудително блокирано; други претърпяха операция, симулираща такава интервенция. Ефектът се оценява чрез измерване на активността на стомашната секреция и рентгеново наблюдение на храносмилането на говежди прешлени, погълнати от крокодили. Освен това в злополучните алигатори били поставени полупроводникови сензори, които позволявали да се измерва телесната им температура. В резултат на тези манипулации беше възможно убедително да се потвърди изложената хипотеза - прехвърлянето на венозна кръв към системното кръвообращение засилва производството на киселина в стомаха и ускорява смилането на храната.
Крокодилите са в състояние да се хранят с доста голяма плячка, поглъщайки плячка цяла или на големи парчета (помните какво казахме за структурата на челюстите?). Телесната температура на тези хищници е нестабилна и ако нямат време да усвоят плячката достатъчно бързо, те просто ще се отровят от нея. Сложната структура на кръвоносната система и способността й да работи в два различни режима е начин за активиране на храносмилането. И храносмилателната система на крокодилите оправдава предназначението си: серия от рентгенови лъчи показва как твърдите прешлени на бик се „топят“ в киселина в стомасите на хищници!
И така, сега знаем какво е важно в живота на крокодилите. Какви цели същества!