Занимательная биология

Постепенно, за время долгой эволюции уменьшились в ней концентрации ненужных морских солей и появились новые вещества. Мало-помалу захваченная «в плен» морская вода превратилась в чудесную жидкость, циркулирующую сейчас в наших венах и артериях. Так мир обзавелся кровью.

Можно сказать, что наши далекие предки — древние амфибии, выйдя 350 миллионов лет назад на сушу, унесли в своих артериях частицу прежней родины: преобразованную в кровь морскую воду, которая когда-то пропитывала все их ткани. До сих пор в крови и полостных жидкостях многих даже сухопутных животных сохранились морские соли и приблизительно в том же соотношении, как и в воде океана.

В крови высших животных — птиц, скажем, или зверей — нелегко найти явные следы морской воды. Оно и понятно. Ведь кровь, этот чудодейственный сок нашего организма, выполняет теперь очень много разных заданий. Тысячами протоков и микроскопических ручейков — капилляров растекается она по телу. Все клетки черпают из нее питательный «бульон», переваренную кишечником и желудком пищу, и отдают ненужные вещества и углекислый газ. Железы внутренней секреции наполняют кровь гормонами, которые регулируют работу органов. Словом, кровь разносит вместе с кислородом и множество всевозможных солей, кислот, витаминов, ферментов, питательных продуктов и продуктов распада и пр. и пр. Поэтому состав ее очень сложен.

Почему она красная?

Даже под микроскопом ничего не видно в крови, только густо-красная пелена. Но если кровь развести раз в двести и потом уже капнуть на предметное стекло микроскопа, то взору откроется картина, которая привела в восторг голландца Левенгука: 200 лет назад он первым из людей увидел ее.

И увидел вот что: множество желтовато-розовых дисков с выпуклыми краями и вогнутой серединкой.

Это знаменитые эритроциты — красные кровяные шарики. Они играют на арене жизни роль очень важную: именно эритроциты поглощают в легких кислород и разносят его потребителям. Обратно микроскопические «тележки» не идут порожняком: забирают в тканях углекислый газ, который доставляют в легкие — те его выдыхают.

У эритроцитов нет ядер ^[50] — они живут недолго: 127 дней. Но есть плотная оболочка и внутренний упругий каркас (строма), который поддерживает двояковогнутую форму диска — транспортера. Все промежутки в каркасе, словно поры губки, заполнены красной «краской» — гемоглобином.

Кроме гемоглобина, крохотный эритроцит (поперечник его всего восемь микрон — восемь тысячных миллиметра) буквально нафарширован множеством веществ.

Здесь и калий, и магний, и цинк, и азот, и кислород, и глюкоза, и витамины, натрий, кальций, алюминий, разные ферменты и антигены пятидесяти разных типов!

50

Только у человека и млекопитающих нет ядер в эритроцитах. Поэтому они вмещают гораздо больше гемоглобина, чем эритроциты низших животных.

Но главное в эритроците, конечно, гемоглобин (его треть по весу). Это сложный белок, с молекулой которого соединены четыре атома железа. Железо вступает в связь с глобином, рождая гемоглобин, не в одиночестве, а с группой сопутствующих ему элементов, которую называют гемом. Гем по химической природе своей близок хлорофиллу ^[51] .

Именно железу наша кровь обязана алым цветом.

Ведь многие вещества, содержащие так называемое окисное железо, поглощают лучи желто-зеленой части спектра, а красные отражают. Оттого и окрашены в красный цвет. Напротив, закисное железо наделяет их зеленым цветом.

51

По существу, это хлорофилл, в котором вместо магния железо. К той же весьма деятельной семье «цветных» белков принадлежат и цитохромы, или дыхательные ферменты, которые в митохондриях животных и растений переносят электроны с окисляемых питательных веществ на кислород. Освобождающаяся при этом энергия насыщает АДФ, превращая ее в АТФ.

У всех позвоночных животных, а также у дождевого червя, пиявок, комнатной мухи и некоторых моллюсков в «цветных» белках крови — окисное железо. Поэтому и кровь их красная. У некоторых морских червей вместо гемоглобина в крови хлорокруорин с закисным железом в гемах, и кровь у этих червей зеленая.

Есть в мире животные — цветом крови чистые аристократы. Это скорпионы, пауки и спруты (я не шучу!). Вместо гемоглобина у них гемоцианин, и в нем не железо, а медь. От меди и кровь у них голубая (в венах) и почти синяя (в артериях).

С металлами (с медью, железом или марганцем, как у некоторых улиток) и соединяется в крови кислород. Но соединение это не прочное: там, где кислорода много (в легких, например), он вступает в недолгую связь с гемоглобином. А там, где его не хватает (в мозгу, например, или в мышцах), металлы расстаются с кислородом. Зато эритроциты загружаются здесь углекислым газом, чтобы сдать этот багаж в легких ^[52] .

Насыщаясь кислородом или отдавая его, молекула гемоглобина то сжимается, то расширяется. «Мне хочется, — пишет известный исследователь гемоглобина, доктор П. Перутц, — назвать его „дышащей“ молекулой, но парадокс здесь в том, что она расширяется, освобождая кислород, а не поглощая его». Без гемоглобина кровь растворяет в себе в 70 раз меньше кислорода.

52

Углекислый газ соединяется не с металлами, а с глобином и плазмой крови.

Окись углерода, которой много в выхлопных газах и в плохо прогоревшей печи, еще быстрее, чем кислород, идет на связь с металлами дыхательных белков. И расстается с ними очень неохотно: лишь через несколько часов, и то, если угоревший человек прогуляется по свежему ветерку. Когда в воздухе, которым мы дышим, только полпроцента окиси углерода, половину гемоглобина нашей крови быстро оккупирует угарный газ и не пускает в него кислород. И человек может задохнуться.

А чтобы он еще эмбрионом не задохнулся в чреве матери, природа наделила человеческие зародыши сверхчувствительным — фетальным гемоглобином. Он прямо рвется на связь с кислородом, буквально выхватывая его из материнской крови, притекающей к плаценте, хотя парциальное давление газа-окислителя в ней совсем невелико. Родившись и благополучно прожив пять месяцев, младенец теряет весь свой фетальный, зародышевый, гемоглобин и создает в себе гемоглобин «взрослый».

200 тысяч километров эритроцитов

Много ли кислорода уносит с собой молекула гемоглобина? Всего восемь атомов. Но в каждом эритроците 265 миллионов молекул гемоглобина. А в каждом кубическом миллиметре крови — 5 миллионов эритроцитов. Во всех 5 литрах ее, циркулирующих по нашим венам и артериям, эритроцитов 25 триллионов!

Если их выложим все в ряд, бочком к бочку, как далеко протянутся наши эритроциты?

На километр-два?

Или, может быть, от Москвы до Ленинграда?

Нет, до Луны! Почти на 200 тысяч километров!

Если какой-нибудь дотошный скептик, не доверяя расчетам, задумает пересчитать под микроскопом все эритроциты в крови человека, он ухлопает на это безнадежное занятие… полторы тысячи лет!

Каждую секунду в нашем красном костном мозгу ^[53] совершается 10 миллионов митозов и рождаются на свет 10 миллионов красных кровяных клеток. Каждую секунду на «конвейерах» костного мозга РНК производят сборку 650 триллионов молекул гемоглобина!

53

В грудине, лопатках, черепе, позвоночнике и суставах. Бывает еще желтый костный мозг. В нем кладовые жира.

Труд немалый. Но, бесспорно, еще большее уважение вы почувствуете к себе, к чуду, которое творится в наших костях, когда узнаете, что костный мозг производит не только эритроциты, но и тромбоциты (400 миллиардов в сутки!) и лейкоциты (30 миллиардов): моноциты, нейтрофилы, эозинофилы и базофилы. Лишь лимфоциты рождаются в селезенке, миндалинах и лимфатических узлах.

Моноциты, лимфоциты, нейтрофилы, эозинофилы и базофилы — это все разновидности лейкоцитов, то есть белых кровяных телец ^[54] .

54

Больше всего в нашей крови нейтрофилов (60–70 процентов), и все они гибнут через три дня после облучения гамма-лучами (например, при атомных взрывах), оставляя организм совершенно беззащитным перед натиском микробов.