Тело человека: строение и функции

Одноклеточные демонстрируют самый простой способ, с помощью которого животное может прокормиться. Амеба, к примеру, просто обтекает организм, меньший, чем она сама, или частичку органического вещества, поглощая его в заполненной водой пищеварительной вакуоли (от латинского слова «пустой», поскольку вакуоль выглядит как полое отверстие внутри клетки, если не считать частичек пищи, которые в ней содержатся). Внутри вакуолей выделяются специальные белки, называемые ферментами (что по-гречески означает «в дрожжах», поскольку ферменты вначале были обнаружены в клетках дрожжей, исследованных лучше остальных). Действие ферментов направлено на ускорение распада сложных молекул пойманной в ловушку пищи с образованием более простых и гораздо меньших молекул, которые клетка затем в состоянии включить в собственную субстанцию и встроить в сложные молекулы, несколько отличающиеся от молекул пищи, а скорее характерные для самого организма.

Такая форма питания предусматривает, чтобы частички пиши были меньше, чем клетки, участвующие в этом процессе; и по мере того как организм становится больше, ему будет все труднее и труднее выживать за счет частиц пищи, которые всегда меньше его клеток. Гораздо эффективнее будет для одного организма значимого размера сделать своей добычей другой достаточного размера организм. Например, хищник мог бы обеспечить себя пропитанием в виде большого куска. Конечно, ни одна из его клеток не сможет поглотить этот большой кусок, организму придется сначала расщепить его при помощи ферментов, а уж потом всосать продукты распада.

Все это хорошо, но невыполнимо в открытом океане. По мере того как пища будет размываться, водные течения унесут продукты прочь, а если этот процесс будет осуществляться в открытом пространстве, то все соперничающие за еду получат свою долю. Решением этой проблемы было бы изолировать маленькую частицу океана и в этом ограниченном пространстве размельчать пищу без спешки и в полном одиночестве.

Простейшими организмами, которые осуществили эту задачу, были предки современных медуз. Такие организмы представляют собой двойной слой клеток в форме полого сосуда. Отверстие такой «вазы» и есть примитивный рот. В случае с этими животными рот обычно обрамляют щупальца, способные обжигать и обездвиживать добычу, которая затем может быть засунута вовнутрь «вазы», то есть в пищеварительный канал. Ферменты выливаются в пищеварительный канал из окружающих клеток, и сложные организмы разлагаются на более простые вещества и по возможности переводятся в растворимое состояние. Этот процесс называется усвоение пищи, или пищеварение. Растворенные вещества, образующиеся при переваривании, затем поглощаются различными клетками, выстилающими пищеварительный канал, а те частицы пищи, которые не поддаются разложению (неперевариваемые остатки), выбрасываются через ротовое отверстие. Именно из-за развития пищеварительного канала тип, к которому принадлежит медуза, назван кишечнополостными. Я упоминал этот тип как вполне вероятного предка всех других многоклеточных.

Естественно, чем больше животное, тем больше его пищеварительный канал и с тем большим отдельным куском пищи он может справляться. Единственным очевидным поводом для усовершенствования является тот факт, что типичное кишечнополостное имеет только одно отверстие, ведущее в пищеварительную полость. Через это отверстие должна поступать пища, а непереваренные остатки выходить наружу. Когда выполняется одна функция, другая осуществляться не может. Поэтому следующим шагом, впервые предпринятым некоторыми червями, было добавление второго отверстия в тыльной части животного, что-то вроде черного хода. Теперь первоначальное отверстие используется для подачи пищи, а второе — для выбрасывания непереваренных остатков. Пища будет проходить внутрь через канал только в одном направлении, и процесс ее поглощения теоретически может быть бесконечным.

Пищеварительная система в целом

Все животные, более сложные, чем черви (включая и нас с вами), сохраняют основное строение тела в виде полости с двумя отверстиями, проходящей через весь организм. Полость называется алиментарный тракт (от латинского слова «пища»), пищеварительный тракт или желудочно-кишечный тракт. Вещества внутри пищеварительного тракта на самом деле находятся не внутри организма, а лишь внутри трубки, которая открыта для внешнего мира с обоих концов, подобно дырке в бублике. На самом деле этот факт не столь очевиден, как может показаться, поскольку непрактично иметь отверстия во внешний мир действительно открытыми; тогда в пищеварительный тракт мог бы слишком свободно попадать ветер или водный поток. Вместо этого оба конца обычно закрыты так, чтобы полость между ними могла более основательно контролироваться телом. Тогда внешне основная схожесть в строении между нами и бубликом становится менее заметной.

Ротовая полость