В. Симфония жизни (популярная физиология человека) москва «физкультура и спорт» 1989

ББК 28.903 Р64

Рецензенты:

В.В.Михайлов, доктор медицинских наук, В.В.Романов
Розенблат В. В. Р64 Симфония жизни (популярная физиология человека). — М.: Физкультура и спорт, 1989. — 239 с, ил.

I SBN 5—278—00291—3

Каждому человеку необходимо знать свой организм. Особенно важно это тем, кто занимается физкультурой. Наш организм — сложная биологическая система. Каждый орган выполняет определенную функцию, а в целом все они работают в полном согласии. Но вот одно из звеньев системы дает сбой, нарушается согласованность — наступает болезнь. Автор популярно рассказывает, как «живет и работает» наш организм, сравнивая его с ансамблем; говорит о том, что происходит при нарушении функций.

Для широкого круга читателей.

4202000000—077

КБ 53—043—1988 ББК 28.903

009(01)—89

ISBN 5—278—00291—3

© Издательство «Физкультура и спорт», 1989 _г

Беседа 1 ГАРМОНИЧЕСКОЕ ЕДИНСТВО

Загадка жизни и борьба мировоззрений

В первую очередь предстоит поговорить о том, что такое жизнь, каковы главные свойства живого организма, каково назначение основных его частей. Иными словами, мы должны познакомиться с лейтмотивом симфонии жизни и с основными партиями физиологического ансамбля, который ее исполняет. Нам придется коснуться ряда сложных явлений, поэтому следует предупредить читателя, что данная беседа будет труднее, чем последующие. Однако знакомство с ней позволит нам правильнее истолковать сложные процессы, идущие в живом организме.

Общеизвестно, что тысячелетиями происходила борьба двух мировоззрений — материализма и идеализма. Материалисты утверждали, что все явления в мире происходят в соответствии с естественными законами, что никаких чудесных, сверхъестественных сил нет и быть не может. Ф. Энгельс писал: «Природа существует независимо от какой бы то ни было философии. Она есть та основа, на которой выросли мы, люди, сами продукты природы. Вне природы и человека нет ничего, и высшие существа, созданные нашей религиозной фантазией, это — лишь фантастические отражения нашей собственной сущности»¹. Идеалисты же считают, что над материальными, естественными законами мира существуют какие-то нематериальные, сверхъестественные силы: дух, идея, бог. Силы эти якобы создали мир и управляют им.

Идеалистические представления господствовали на протяжении многих веков, однако постепенно люди осваивали мир, брали в свои руки управление различными процессами и явлениями. Они открыли огонь, изобрели колесо, изучили движение небесных тел, научились приручать диких животных, выращивать полезные растения и пр. Понятно, что чем больше люди приобрета-

\

ли власть над природой, тем оставалось меньше места для власти сверхъестественных сил. Человек на практике познавал законы природы. Развивалась наука, которая теснила сказку, заменяла вымышленную картину мира реальными представлениями о нем.

Идеалисты утверждали, что жизнь появилась в результате «одухотворения» богом определенных неживых тел и что поэтому попытки понять ее сущность бессмысленны. С точки зрения материалистов, жизнь — это особая форма существования и движения материи и ничего сверхъестественного в ней нет. Однако, не умея конкретно объяснить сущность жизни, материалисты старых времен — до Маркса и Энгельса — часто вообще отрицали качественные различия между живым организмом и сложной машиной, сводя все свойства организма к законам физики и химии. Только Ф. Энгельс в 70-х годах прошлого века сумел дать философски правильное решение проблемы: нельзя ставить вопрос «или — или», т. е. либо жизнь — явление сверхъестественное, либо она сводится к физическим и химическим закономерностям. Жизнь, возникнув из неживой природы на основе законов физики и химии, обладает и собственными, более высокими закономерностями, которые надо не отрицать, а исследовать.

Лейтмотив симфонии жизни

Основной из этих закономерностей является способность белков — особым образом устроенных сложнейших химических соединений — к постоянному обмену веществ с окружающей средой. «Жизнь, — писал Энгельс, — есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природо й...»* В чем же заключается обмен веществ белковых тел? Он заключается «...в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел»². Именно из этого свойства белков вытекают все особенности жизни.

•Маркс К., Энгельс ф. Соч., т. 20. — М., 1961, с

Следует подчеркнуть, что данное Энгельсом определение жизни — определение не философское, а естественнонаучное. Связь же жизни с белком и обменом его составных частей — это конкретное научное определение, основанное на гениальном обобщении данных, накопленных к тому времени наукой. Новые материалы могут изменить или даже заменить это определение, однако до сих пор таких данных нет.

Обобщение Энгельса явилось отправным пунктом для всего последующего развития передовой науки. Обмен веществ белкового тела имеет две стороны.

С одной стороны, происходит собственно обмен веществ, или пластический обмен. Он слагается из двух одновременно идущих процессов: непрерывного разрушения белка — процесса диссимиляции и непрерывного его восстановления, а подчас и роста процесса ассимиляции. Ассимиляция происходит за счет поступающих из внешней среды веществ. Таким образом, живой белок все время меняется. Сохраняя определенную структуру, он непрерывно обменивает свои составные части. Он подобен водопаду, струи которого сохраняют определенную форму и могут быть даже сфотографированы, хотя находятся в постоянном быстром движении. Однако существенное, принципиальное различие между водопадом и живым белком состоит в том, что в струях водопада происходит простое перемещение частиц воды, химическое строение которых остается неизменным. Движение здесь является механическим. Между тем в молекуле живого белка происходит постоянное «химическое движение»; здесь идет масса химических реакций созидания и распада, в результате которых белок постоянно самообновляется. Как только эти процессы обмена веществ прекращаются, белковое тело теряет жизненные свойства и, будучи весьма хрупким, распадается под влиянием различных воздействий окружающей среды. Конечно, в химическое движение, порожденное самообновлением белка, вовлекаются и другие вещества, — ингредиенты живой материи.

Чтобы правильно понять природу жизни, надо четко уяснить, что процессы ассимиляции и диссимиляции едины и не существуют отдельно друг от друга. Единство их четко выявляется не только в процессе первой стороны обмена веществ — пластической.

С другой стороны, в неразрывной связи с обменом веществ в собственном смысле слова происходит обмен энергии, или энергетический обмен. Для ассимиляции, процесса созидания нового сложного вещества необходима кроме «строительного материала» также и энергия. Даже хлеб нельзя выпечь без затраты энергии — в данном случае в форме тепла. Эту энергию дают, прежде всего, идущие одновременно с ассимиляцией процессы распада, при которых энергия освобождается. Таким образом, ассимиляция и диссимиляция совершенно неразрывны и обмен веществ является глубоко диалектическим процессом. Единство противоположностей — ассимиляция и диссимиляция — и борьба их составляют одно из тех противоречий, которыми порожда

ются все многообразие и все особенные черты явления, именуемого жизнью.

Надо сказать, что живому организму энергия требуется не только для созидания белка, но и для различных видов деятельности: для работы мышц, желез, нервных клеток и т. д. Высшим животным она необходима для поддержания постоянной температуры тела. Значит, той энергии, которая освобождается при диссимиляции, распаде собственных белков, организму мало. Ряд поступающих из внешней среды веществ организм разрушает путем окисления, т. е. соединения с кислородом (процесс, аналогичный горению, но идущий в организме без огня), что и дает дополнительную энергию. Не случайно людям тяжелого физического труда или спортсменам при больших тренировочных и соревновательных нагрузках необходимо усиленное питание. Заключенные в сложных пищевых веществах запасы энергии превращаются в конце концов в энергию мышечной работы.

Как видим, обмен веществ живого организма слагается из двух неразрывно связанных частей — обмена пластического и энергетического. Это единство вещества и энергии является, как мы знаем, всеобщим законом. Поскольку доказано, что в организме никакое прибавление вещества или увеличение расхода энергии невозможны без поступления их извне, это служит еще одной иллюстрацией открытого М. В. Ломоносовым закона сохранения вещества и движения, или всеобщего закона сохранения материи.

Мы уже говорили, что идеалисты отрицали единство природы живого и неживого. Энгельс решительно заявил, что жизнь возникла естественным путем из неживой природы, возникла как новая, высшая ступень в вечном развитии материи. В дальнейшем последовал ряд важных открытий, осветивших развитие жизни на нашей планете. Открытие каждого звена цепи, связывающей живое с неживым, было важной победой передовой материалистической науки. Звенья эти мы будем рассматривать не в порядке хронологии их расшифровки, а по ходу рассмотрения процесса возникновения и усложнения живой природы.

Из чего мы состоим?

Более 96 % массы тела составляют всего 4 химических элемента: углерод, кислород, водород и азот. Именно они представляют собой основу жизни. Очень важное значение имеют также сера и фосфор. Содержится в теле и ряд других элементов — как металлов (кальций, калий, натрий, магний, железо, медь, марганец, цинк, алюминий, свинец и др.), так и неметаллов (хлор, йод, фтор, бром, кремний и др.). Иногда говорят, что в организме содержатся едва ли не все элементы таблицы Менделеева. Большинство этих элементов находится в организме в ничтожных количествах. Их называют микроэлементами.

Возвратимся, однако, к четырем основным элементам, составляющим более 96 % нашего веса. Из них больше всего у нас кислорода, который один обусловливает около 3/5 массы всего тела. За ним идут углерод — около 1/5, водород — около 1/10 и _азот — около 1 /25 нашей массы. Элементы эти в свободном состоянии нам хорошо известны. Углерод — это уголь, графит, алмаз (мы знаем, что свободный углерод встречается в трех формах), кислород, водород и азот — газы. Понятно, что наш организм состоит не из алмазов и газов, а из сложных соединений четырех важнейших элементов с рядом других. Поэтому приведенное соотношение между количествами кислорода, углерода, водорода и азота не может раскрыть сущности жизни. Если бы мы взяли за основу их соотношение не по массе, а по числу атомов, то оказалось бы, что самый легкий из этих элементов — водород — распространен в организме в наибольшей степени.

Так, его атомов в организме больше, чем всех остальных атомов вместе взятых. Однако, как уже говорилось, дело не в этом, а в тех химических соединениях, которые составляют наше тело.

Больше всего в теле воды — до 2/3 массы. Вода, как мы увидим, совершенно необходима для жизни, однако она имеет все же вспомогательное значение.

Основную роль играет та треть массы нашего тела, которая представляет собой его так называемый сухой остаток. Основными соединениями являются белки, жиры и углеводы, а также родственные им вещества. Все эти вещества настолько свойственны живым организмам, что получили название органических. «Скелетом» сложных молекул этих веществ являются длинные цепи атомов углерода, в связи с чем углерод можно считать важнейшим из химических элементов живого тела. Именно способность углеродных атомов соединяться между собой в длинные цепи привела к возникновению сложных органических веществ, молекулы которых подчас в сотни тысяч раз больше, чем молекулы неорганических соединений, а потому обладают несравненно более значительными и своеобразными химическими возможностями.

Если схематически представить себе молекулу белка, жира или сложного углевода в виде дерева, то мы можем сказать, что ствол и основные ветви его образует разветвленная цепь атомов углерода, а «листьями» являются атомы водорода и других элементов. В местах «ветвления» этого дерева роль «узлов» играют большей частью атомы кислорода и азота, как бы скрепляющие ветви углеродной цепи.

Сложные органические вещества встречаются только в живых организмах, в их выделениях или остатках. Отсюда возникала в представлениях идеалистически настроенных людей резкая грань между живым и неживым. Поэтому если первым звеном, связывающим оба мира, было то, что в живом организме нет ни одного химического элемента, которого не было бы в неживой природе (т. е. основа живых и неживых тел едина), то вторым таким звеном явилась доказанная учеными возможность получить органические вещества в лаборатории путем несложных реакций между веществами неорганическими. Вначале это было установлено в отношении мочевины, а затем были синтезированы и более сложные соединения. Ученые уже умеют создавать углеводы, жиры и вплотную подошли к синтезу белка. Полученные данные позволяют понять, как шло развитие органических веществ из неживой природы.

Известный специалист в области проблемы происхождения жизни академик А. И. Опарин указывает, что развитие это началось с образования в атмосфере Земли углеводородов — соединений углерода с водородом, сначала простых, а затем более сложных. Соединения эти, будучи химически очень активными, реагировали с водяными парами атмосферы и с водами, покрывавшими значительную часть нашей планеты (так называемый первичный океан). В результате взаимодействия углеводородов с водой к их молекуле присоединялись кислородные атомы; возникали спирты, альдегиды, органические кислоты и, наконец, вещества типа простых углеводов и жиров. Как известно, углеводы и жиры состоят всего из трех элементов: углерода, водорода и кислорода. Однако, конечно, особое значение имело образование органических веществ, содержащих азот, ибо азот — обязательная составная часть белка. В атмосфере древней Земли было много аммиака, а при взаимодействии его с указанными выше производными углеводородов образуются содержащие азот аминокислоты. Между тем аминокислоты — это те «кирпичики», из многих тысяч которых слагается «здание» белковой молекулы. Имеется всего лишь около 30 разных аминокислот, но, соединяясь между собой в различном порядке, они создают бесчисленное многообразие встречающихся в природе белков. Взаимодействие между аминокислотами, растворенными в воде первичного океана, привело в течение многих миллионов лет к образованию первых белков. Возникновение белков, способных вступать в обмен веществ с окружающей природой, знаменовало собой появление на Земле новой формы движения материи — жизни.

Необходимо еще раз подчеркнуть, что этот процесс развития шел много миллионов лет. Химические реакции между сложными органическими веществами происходят в обычных условиях крайне медленно. Именно это вынуждает химиков создавать сложные вещества не теми путями, какими они создавались в течение миллионов лет природой, а искать специальные, «ускоренные» пути.

Три вершины биохимической гармонии

В ходе биохимической эволюции возникли бесчисленные легионы сложных органических веществ. Среди них подлинными шедеврами, высочайшими достижениями природы можно считать три вида соединений: белок, аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ) и нуклеиновые кислоты — дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК).

Белок составляет, как мы уже знаем, основу жизни. Именно способность белков к обмену веществ с окружающей природой составляет кардинальное свойство живой материи. Однако мир, в котором мы существуем, включает помимо вещества еще две сферы — энергию и информацию. Белку требуются помощники по энергетической и по информационной части. Их роль и выполняют два других шедевра биохимического прогресса.

АТФ — помощник белка по энергетической части, универсальный аккумулятор энергии для всех биологических процессов. Сокращается ли мышца, рождается ли в мозгу нервный импульс — энергию для них дает мгновенное расщепление, как бы взрыв определенной порции молекул АТФ. Далее фосфорная взрывчатка восстанавливается за счет других, более медленно идущих процессов. Именно она является своеобразным передатчиком энергии от окислительных и иных реакций нашим тканям для их специфической деятельности.

Нуклеиновые кислоты — помощники белка по информационной части. В строении молекул ДНК, составляющих основу генов, носителей наследственности, заложены своего рода чертежи белков будущего организма. Молекулы РНК являются переносчиками этой информации на «строительные леса», где синтезируются белки. Молекулы РНК — как бы штампы, переносящие информацию с чертежей на изготовляемые изделия. В последние Десятилетия молекулам нуклеиновых кислот нервной ткани придают значение носителей индивидуальной памяти.

О замечательных свойствах ферментов

Как мы уже говорили, ученым при синтезе сложных органических веществ приходится идти не теми путями, какими шла природа. Ученые прибегают к высоким температурам, большим давлениям и пр. Между тем у современных живых существ сложнейшие реакции синтеза органических соединений идут очень быстро в обычных условиях. Почему так происходит?

Подобная способность — результат длительного эволюционного развития. В первоначальных белковых комочках обмен веществ протекал очень медленно. Однако больше шансов на выживание имели те из них, у которых процессы обмена шли быстрее, и эволюция привела к развитию соответствующих приспособлений. Ускорение химических реакций обмена веществ стало достигаться с помощью ферментов.

Все мы знаем, что такое химический катализатор. Это — вещество, которое, не разрушаясь в ходе данной реакции, ускоряет ее ход. Так, в присутствии воды железо быстрее соединяется с кислородом воздуха, т. е. ржавеет. Сама вода в этой реакции не тратится, она является лишь посредником, соединяющим железо с кислородом. Разные реакции ускоряются разными катализаторами, причем некоторое изменение состава катализатора может намного усилить его действие. Например, железо ускоряет разложение перекиси водорода. Если соединить железо с пирролом (особое органическое вещество), сила катализатора возрастает более чем в 1000 раз. Если же присоединить сюда еще и определенный белок, сила эта станет дополнительно в 10 миллионов раз больше. Такое соединение железа с пирролом и белком имеется в организме и называется ферментом каталазой. Один миллиграмм ее заменяет по своему действию 10 тонн чистого железа, хотя в основе ее действия лежат свойства, присущие именно железу.

В ходе эволюции постепенно возникали и закреплялись все новые и новые комбинации катализаторов с белками. В современных живых организмах все процессы обмена веществ протекают очень быстро благодаря тому, что каждая химическая реакция ускоряется своим ферментом.

Как шло развитие живой природы

Все современные живые существа, от микробов до человека, устроены гораздо сложнее, чем простые белковые комочки. В основе сложного строения лежат клетки.

Если рассматривать под микроскопом разные ткани растений и животных, можно видеть, что они состоят из мельчайших телец, которые и получили название клеток. Клетки каждой ткани похожи друг на друга, но не похожи на клетки других тканей. Особенно своеобразно устроена нервная клетка. От микроскопического комочка, представляющего ее тело, во все стороны отходят тончайшие отростки, волокна. Волокна разных клеток соединяются, и поэтому сигналы от одной клетки могут передаваться другой.

Как ни отличаются друг от друга разные клетки животных и растений, все они в основном построены одинаково, имея: 1) протоплазму (основная масса клетки), 2) ядро (плотная частица, лежащая в протоплазме), 3) оболочку.

Клеточная теория строения организмов была создана в 30-х годах прошлого века М. Шлейденом и Т. Шванном. По словам Энгельса, теория эта представляла одно из трех великих открытий прошлого века, позволяющих понять взаимную связь явлений природы. В самом деле, общность строения всех живых существ показывала их родство, их общее происхождение. Именно это явилось основой для другого великого открытия — окончательного обоснования Ч. Дарвином эволюционной теории.

Теория эта доказала, что все животные и растения возникли в результате длительного развития от немногих простейших организмов, состоявших из одной клетки и сходных с современными микробами.

За миллионы лет, прошедшие с момента возникновения первых клеток, в ходе эволюционного процесса — через ряд бесчисленных переходных форм — возникли современные, столь сложные живые существа. Мы не имеем возможности подробно рассмотреть здесь все ступени развития. Коснемся лишь того, по каким направлениям это развитие шло.

Первые живые существа могли использовать для своего обмена с окружающей природой лишь органические соединения, растворенные в воде первичного океана. Однако в дальнейшем благодаря возникновению особого ферментного тела — хлорофилла — некоторые клетки получили возможность, используя энергию солнечных лучей, самостоятельно создавать сложные органические вещества из углекислого газа и воды (подобный процесс получил название фотосинтеза). Эти клетки и дали начало растительному царству. Остальные клетки продолжали питаться органическими веществами. Однако количество последних в воде первичного океана было ничтожным, и когда обмен веществ сложных белковых образований, а затем клеток стал достаточно интенсивным, им потребовалось во много раз больше пищи. Выжить в этих условиях могли только те клетки, которые приобрели способность поедать другие живые существа, а также растения. Так возникло животное царство.

В настоящее время животное и человек всецело зависят от растений. Растения создают все новые количества органических веществ. Кроме того, в ходе фотосинтеза они выделяют в атмосферу кислород. Животные же вынуждены поедать растения или друг друга, ибо нуждаются в готовых органических соединениях; кроме того, они потребляют выделяемый растениями кислород. Если бы царство растений погибло, современные животные и люди также не смогли бы существовать.

Как человек стал человеком?

Когда нас спрашивают, чем человек отличается от животных, мы обычно отвечаем: человек — существо разумное, мыслящее. Хотя такой ответ и согласуется с узаконенным в зоологии названием вида «человек» (Homo sapiens — человек разумный), он не вполне точен. Зачатки «разума», примитивного мышления имеются и у животных. Поэтому следует сказать, какое содержание вкладывается в понятие «разум». Чтобы уточнить свою мысль, мы должны будем объяснить: разумом человека мы называем его способность к целенаправленному воздействию на окружающую природу, к сознательно планируемой трудовой деятельности.

В самом деле, животные тоже «трудятся», но какая громадная разница между их интенсивной деятельностью и трудом человека! К. Маркс писал: «Паук совершает операции, напоминающие операции ткача, и пчела постройкой своих восковых ячеек посрамляет некоторых людей — архитекторов. Но и самый плохой архитектор от наилучшей пчелы с самого начала отличается тем, что, прежде чем строить ячейку из воска, он уже построил ее в своей голове»³. Эта способность заранее планировать свои действия и отличает сознание человека от психики животных.

Особенности строения и работы человеческого мозга, от которых зависит сознание человека, а также коренные различия между условиями жизни людей, управляемой общественными законами, и условиями жизни животных, накладывают свой отпечаток на все стороны жизнедеятельности человеческого организма. Однако при всех этих различиях было бы грубой ошибкой не видеть общего в основных отправлениях организма человека и животных. Ведь для того, чтобы быть существом сознательным, надо прежде всего быть существом живым. Вот эти-то процессы, которые лежат в основе жизни любого организма, сходны у человека и животных.

Откуда же произошел человек? Как он стал разумным?

• Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 23. — М., 1961, с. 189.

Первым из них была знаменитая работа Ф. Энгельса, показавшего, что человек возвысился над миром животных благодаря труду. Именно трудовая деятельность была направляющим фактором естественного отбора, который давал «зеленую улицу» совершенствованию руки и мозга человека — тех органов, какие были в первую очередь предпосылками успешной трудовой деятельности. В данном смысле, как указывал Энгельс, можно считать, что «труд создал самого человека»⁴.

Вторым этапом были работы, начатые И. М. Сеченовым и блестяще развитые И. П. Павловым, по установлению физиологических, материальных основ психической деятельности.

» ⁵ »

Как мы видели, наука шаг за шагом вскрывала неразрывное единство природы, выявляла звенья цепи, протянувшейся от неорганических тел до высшего проявления жизни — человеческого сознания. Основными из этих звеньев, главными ступенями восхождения от низшего к высшему являлись:

— факт тождества химических элементов живой и неживой природы;

• 
  образование органических соединений;
  
• 
  синтез белка, способность к обмену веществ;
  
• 
  возникновение живых клеток с их сложной структурой;
  
• 
  эволюция жизни от простейших к высшим формам;
  
• 
  рождение психики животных и сознания человека.
  

Главные партии ансамбля нашего организма

Поскольку человек вышел из животного мира, неудивительно, что строение и работа различных органов человека и высших животных также очень близки.

Мы в нашей книге займемся прежде всего именно жизнедеятельностью организма человека, симфонией жизни. Только ознакомившись с важнейшими процессами в живом организме, мы сможем понять, на чем основаны высшие проявления работы живой материи — психические акты человека, определяемые уже не только природными, но и социальными закономерностями.

Крохотный одноклеточный организм простейшего животного (например, амебы) должен для поддержания своего обмена веществ выполнять ряд функций, обязанностей. Он должен:

• 
  расщеплять захватываемую органическую пищу, чтобы сделать ее составные части участниками своего обмена веществ;
  
• 
  поглощать из воды или воздуха кислород для нормального хода процессов окисления, главных источников энергии;
  
• 
  выделять в окружающую среду ненужные продукты обмена веществ;
  
• 
  обладать способностью передвигаться, чтобы захватывать пищу, спасаться от врагов и т. д.
  

Все эти функции выполняет одна-единственная клетка. У высших животных происходит своего рода «разделение труда». Расщепление пищи и превращение ее в вещества, которые могут непосредственно включаться в наши обменные процессы, осуществляет особая система органов пищеварения. Снабжение всех клеток тела кислородом обеспечивают органы дыхания. Именно эти две системы представляют собой пути, связывающие организм с химическими веществами внешней среды. Только через два входа — рот и нос — этим веществам открыт основной доступ в тело. Шлаки, образующиеся в ходе обмена веществ, называемого на научном лексиконе метаболизмом, удаляются органами выделения. Для доставки клеткам тела питательных веществ и кислорода от органов пищеварения и дыхания, а также для удаления из наших клеток «шлаков» обмена веществ и доставки их к органам выделения имеется специальная жидкая внутренняя среда организма — кровь, приводимая в непрерывное круговое движение системой кровообращения. Так отдельные системы органов выполняют работу по обеспечению обмена веществ целостного организма. Помимо названных систем имеется еще ряд партий ансамбля, способствующих достойному исполнению симфонии жизни: кожа, которая при всей ее мягкости представляет собой роговую «броню», оберегающую ткани тела от вредных внешних влияний, а также несущую и некоторые другие функции; защитные аппараты, борющиеся с болезнетворными микробами; скелет, дающий многочисленным органам тела прочную опору и защиту. Важную партию в нашем ансамбле исполняет еще одна система — мускулатура. Если по сущности своих обменных процессов животные отличаются от растений неспособностью к фотосинтезу, созданию сложных органических веществ из неорганических, то по образу своей жизни они отличаются от растений прежде всего именно способностью к движению. Это свойство позволяет им добывать органическую пищу, а у человека является одним из необходимых элементов труда. Не только наш организм в целом может передвигаться, осуществлять локомоции (от лат. locus — место, motio — движение) благодаря наличию так называемых скелетных мышц. Непрестанные движения происходят и во внутренних органах, также имеющих мышечную ткань — в виде особых «гладких» мышц. Существенно, что органы, подобные нашим системам дыхания, пищеварения, выделения и пр., имеются в своеобразной форме и у растений. Не случайно эти системы животного организма называют вегетативными (от лат. vegetativus — растительный) . Однако как непохожи эти системы у животных на их аналоги в растительном царстве! Все функции и строение организма животных и человека подчинены в первую очередь именно тому, чтобы обеспечить движение, требующее иного уровня энергетического обмена — в сотни и тысячи раз интенсивнее, чем у растений. Наряду с фундаментальным преобразованием названных выше систем у животных возникли две новые важнейшие системы — мышечная и нервная.

Вот мы и подошли к упоминанию о нервной системе, которая выполняет роль дирижера в сложном функциональном ансамбле. Мы говорили уже, что одноклеточный организм обладает помимо других функций также важнейшим свойством возбудимости. Благодаря этому он чутко реагирует на изменение внешних условий. У высших животных эту функцию взяла на себя специальная система — нервная система. Вся поверхность тела и все его внутренние органы пронизаны чувствительными окончаниями нервных волокон — рецепторами (от лат. recipio — воспринимаю). Малейшие изменения внешних условий или внутренней среды прежде всего влияют именно на эти приборы, специально приспособленные к восприятию различных раздражителей. От рецепторов по волокнам сигналы летят к телам нервных клеток, расположенным в спинном и головном мозгу, а также в ближайших к мозгу образованиях. По другим, двигательным волокнам мозг посылает ответные сигналы к тем или иным органам. Таков основной закон работы нервной системы, носящий название рефлекса, что значит по-латыни «отражение»; вспомним слово «рефлектор». В самом деле, все действия нашего

организма являются отражением тех или иных влияний, изменений во внешней или внутренней среде. Влияния эти ударяют по струнам нашей нервной (системы, и в зависимости от «мелодии», какая при этом складывается, организм дает соответствующий ответ. Сказанное касается не только деятельности органов тела, но и всей нашей сложнейшей психической жизни, ибо, как мы увидим в беседе 9, содержание нашей психики всецело определяется накопленными впечатлениями от внешней и внутренней природной и от окружающей нас социальной среды.

Таким образом, обладая развитой функцией возбудимости, нервная система осуществляет связь организма с внешним миром и наряду с этим объединяет деятельность всех органов, дирижирует ими. Имеется в ансамбле и второй дирижер — гуморальный (от греч. humor — жидкость). Железы внутренней секреции выделяют в кровь вещества-регуляторы — гормоны; кроме того, в тканях образуется много других физиологически активных веществ, участвующих в управлении симфонией жизни.

Исполняя симфонию собственной жизни, организм должен и защищать ее — как в настоящем, так и в будущем. Первая из этих задач — оборона организма от болезнетворных микробов. Специальная защитная служба организма берет на себя эту оборону. Другой задачей является продолжение жизни вида. Это выполняется специальной системой органов размножения, где вырабатываются половые клетки и происходит созревание оплодотворенного яйца.

Защита жизни, настоящей и будущей, относится к самым древним й кардинальным функциям организма, наиболее сходным у животных и растений. Поэтому мы как бы вынесли их за скобки, упоминаем о них после того, как охарактеризовали дирижеров физиологического ансамбля. Однако и эти функции в значительной мере подчинены, конечно, нашим дирижерам.

Поэт У. Уитмен, восхищаясь человеком, чудом природы, мудро и совершенно устроенным, писал:

Джентльмены, взгляните на это чудо!

Какую бы цену ни дал покупатель — все будет мало.

Для него земля готовилась квинтиллионы лет, без

живых существ, без растений. Для него непрерывно и точно вращались миры, В голове его — всеобъемлющий мозг, В ней и под ней создаются герои; Взгляните на руки и ноги, красные, черные, белые —

у них такие умелые сухожилия и нервы; Их нужно все обнажить, чтоб вы могли их увидеть. Отличные чувства, зажженные жизнью глаза, отвага и

воля,

А там, внутри, еще чудеса.

Там, внутри, течет кровь, та же самая древняя

кровь!

Там бьется толчками сердце, — там все страсти,

желанья, стремленья, порывы. (Иль, по-вашему, — там их нет, раз не выражены они в

аудиториях и гостиных?). То не один человек — то отец тех, кто тоже станут

отцами;

В нем — исток государств многолюдных, республик

В нем — несчетные вечные жизни, несчетные их

воплощенья и радости.

Великие ученые и судьбы физиологии

Изложенные выше краткие сведения о назначении отдельных органов и систем, как и более подробные данные об их работе, которые составляют содержание дальнейших бесед, были добыты физиологией в ходе трудных многовековых исследований. Золотыми буквами вписаны в историю нашей науки имена многих ученых. Однако два из них дали начало двум эпохам в развитии физиологии и могут быть названы корифеями из корифеев.

Начало развитию подлинно научной физиологии положил знаменитый ученый эпохи Возрождения Уильям Гарвей. Он ввел в физиологию и стал широко пропагандировать как главный метод научного познания опыты, т. е. исследования на живом организме. До этого главным источником знаний об организме были для ученых средневековья книги древних авторитетов, базировавшихся на внешнем наблюдении за организмом, и — в отдельных случаях — вскрытие трупов, которое могло дать сведения об устройстве нашего тела, но отнюдь не о деятельности его. Опыт, эксперимент — началась эпоха бурного развития анализа физиологических процессов. После выхода в свет в 1628 году книги Гарвея наука в течение двух с половиной последующих столетий накопила массу сведений о работе отдельных органов. Однако применявшиеся по почину Гарвея так называемые острые опыты, или вивисекции (от лат. vivus — живой и sectio — рассекание), представляли достаточно грубое вторжение исследователя в организм. К концу опыта животное погибало. Для первоначального накопления данных о функциях органов и систем это было необходимо. Однако сведений о нормальной работе целостного организма подобное аналитическое направление дать не могло.

Новую эру в физиологии открыл в конце XIX века Иван Петрович Павлов. Его исследования знаменовали начало эпохи


• Баркрофт Дж. Основные черты архитектуры физиологических функций. — М. — Л., 1937, с. 4.

синтеза физиологических процессов. Павлов ввел в нашу науку метод так называемых хронических опытов, т.е. экспериментов, при которых животное цутем специальной предварительной операции подготовляется к исследованию и затем может изучаться долгие годы без всякого нарушения его жизнедеятельности, в нормальных условиях существования. Если предшествующая эпоха позволила собрать массу отдельных «кирпичиков» для построения физиологии, то Павлов объединил их в стройное здание нашей науки. Он успешно стал строить и «крышу» его, открыв важнейшие законы работы высшего отдела головного мозга, а с ними дав чрезвычайно много для расшифровки физиологических основ психической деятельности. Сеченовские идеи положили начало возведению «крыши», павловские исследования блестяще развили их.

Громадный вклад в развитие физиологии внесли и другие русские ученые. Это является общепризнанным. Один из крупнейших зарубежных физиологов XX века англичанин Дж. Барк-рофт специально отметил в предисловии к своему главному труду: «Велик долг мировой физиологии перед русской наукой»⁶.

Последняя четверть века характеризуется вновь расцветом аналитического направления. Выдающиеся успехи техники дали в руки физиологов тончайшие методы изучения жизненных процессов на клеточном и молекулярном уровнях — методы, о которых полвека назад не приходилось и мечтать. Накапливаются массы разнообразных данных по физиологии микроструктур. Сегодня эти данные представляют собой как бы один берег физиологического потока. На другом его берегу — материалы синтетической физиологии, изучающей организм как целое или работу отдельных органов и систем в целостном организме. Между этими двумя уровнями современной физиологии — мо-лекулярно-клеточным и организменным — пока существует разрыв, мосты еще не наведены. Конечно, настанет время, когда накопятся материалы для возведения таких мостов. Явится новый великий ученый, достойный встать в ряд с Гарвеем и Павловым, который соединит оба берега.

Настоящая книга посвящена прежде всего организму как ансамблю функций, как целому. Отсюда ясно, на каком берегу мы будем в основном находиться. Работа над этой книгой была начата в преддверии 1986 года — ровно через полвека после кончины И. П. Павлова, сердце которого перестало биться в 1936 году. Поэтому, отдавая дань памяти великому ученому, мы уделим его открытиям особое внимание.