Популярная анатомия. Строение и функции человеческого тела

Репродукция

Несмотря на прекрасную и вызывающую благоговейный страх приспособленность человеческого тела к его функциям, оно, в лучшем случае, не что иное, как временная структура. Человеческая жизнь не может длиться бесконечно даже при счастливом стечении обстоятельств, благодаря хорошему здоровью, которое досталось ему от рождения, и стремлению следить за собой, избегая инфекционных болезней и недомоганий, о которых я то тут, то там упоминал в этой книге. Существуют неизбежные изменения, которые появляются с возрастом, – затвердевание и утрата эластичности соединительных тканей и стенок артерий; медленное изнашивание и гибель нервных клеток; незначительные потери жизненно важных веществ и незначительные скопления отходов. Мы не уверены, какова точная природа фундаментальных изменений, которые могут произойти с возрастом, по, взятые вместе, они составляют процесс старения организма.

Результат – старость. Это не обязательно вопрос строго хронологический, поскольку некоторые люди сохраняют живость и до некоторой степени энергию в девяносто лет, а другие начинают ходить с палочкой, едва им исполнится шестьдесят. Медицинской науке еще неизвестно, как предотвратить или хотя бы замедлить основные процессы старения; и хотя победа над многими инфекционными болезнями и удачное лечение некоторых неполадок в метаболизме позволили увеличить среднюю продолжительность жизни за последние века от тридцати до семидесяти лет, максимальный возраст, которого можно достичь, остается чуть большим ста лет.

И в конце неизбежно наступает смерть.

Человеческий организм должен все-таки содержать некоторые не описанные нами органы. Ведь если человеческая жизнь должна продолжаться до тех пор, пока человеческое тело не перестанет функционировать, необходимо позаботиться о возможности образования новых тел со скоростью, по крайней мере равной той, с которой старые тела умирают. Этот процесс репродукции, или воспроизведения рода, основной для всех живых существ.

Одноклеточные организмы могут воспроизводиться простым делением на два, то есть надвое. Среди простейших многоклеточных организмов деление надвое иногда сохраняется как способ репродукции. Некоторые кишечнополостные делятся в продольной плоскости («с головы до ног») и образовывают двух себе подобных особей. Некоторые простые черви делятся в поперечной плоскости («с боку на бок») и образуют своего двойника; или же способны фрагментироваться (множественное деление), когда каждый кусочек дает отдельный целый организм.

Подобное деление – надвое или множественное – требует, чтобы каждый фрагмент был способен к регенерации недостающих частей тела. Это может осуществляться, когда организм представляет собой одну клетку или состоит из относительно немногих и неспециализированных клеток. Однако, кажется, правило таково: чем более специализирована ткань, тем менее она становится регенеративной. У человека специализированные ткани, такие, как нервы и мышцы, могут регенерировать совсем немного, если вообще регенерируют. Тогда вполне разумно ожидать, что по мере того, как клетки данного организма становятся все многочисленнее и специализированнее, воспроизводство путем деления надвое становится все более непрактичным. Следовательно, деление должно уступить место более сложным методам репродукции, или быстро будет положен предел допустимой сложности многоклеточной жизни[11].

Выход из этого положения – ограничить репродуктивный процесс небольшой областью организма, который остается относительно неспециализированным и, следовательно, способен регенерировать оставшуюся часть организма. Начало такого процесса можно проследить от одноклеточных форм жизни, поскольку дрожжевые клетки не размножаются делением ровно на две, а образуют небольшие выросты протоплазмы в ограниченных областях на границе клетки. Эти выросты увеличиваются и в конце концов всегда отпочковываются как полные клетки. Это – почкование. Кажется, у клеток дрожжей с трудом можно отличить этот способ размножения делением надвое, но у многоклеточных животных аналогичный процесс представляет собой ясную специализацию. Пресноводная гидра, кишечнополостное, вырастит небольшую группу клеток на одном конце своей поверхности, и они будут размножаться и образуют новую гидру, которая рано или поздно отвалится. Только некоторые клетки, а не все участвуют в этом процессе.

Цель, к которой стремится такая специализация, кажется неизбежной. Логический вывод для организма – произвести одну клетку, чрезвычайно специализированную, посредством отсутствия той самой обычной специализации, предназначенную для единственной цели регенерации целого организма, подобного тому, который произвел ее с самого начала. Такой клеткой является яйцеклетка.

До сих пор репродукция, как я описал ее, похоже, функция одного организма, но это верно лишь для простейших форм жизни. Среди организмов, наиболее знакомых нам, каждый вид подразделяется на две группы полов, и именно в результате взаимодействия представителя каждого пола получаются новые организмы. Размножение, основанное на участии двух отдельных особей, является, следовательно, половым размножением, в то время как деление и почкование – примеры бесполого размножения.

Половое размножение можно проследить, оглядываясь назад к более сложным одноклеточным организмам. У них репродуктивный период посредством деления надвое, похоже, медленно снижал силу отдельной особи.

Когда это происходит, два крошечных существа, не имеющие близких родственных связей (то есть они образовались не из одной клетки-предка относительно небольшое число поколений до этого), встречаются. Клеточная мембрана между ними разрывается на ограниченном участке, и эти двое обмениваются частями своего ядра. Это – конъюгация (по-латыни «сопряжение»), и этот процесс восстанавливает клеточную силу.

Почему это происходит, точно неизвестно, но можно сделать предположение, что после некоторого периода бесполого размножения накапливаются крошечные ошибки в репликации хромосомного материала, и именно это может медленно снизить эффективность химического механизма клетки. Посредством конъюгации каждая особь получает часть ДНК другой особи, и это «разбавляет» изменения к худшему. Велика вероятность, что одна особь не будет страдать специфическими пороками другой, и сила каждой сводит на нет слабость другой. Более того, любое случайное изменение хромосомного материала, которое может быть к лучшему, распространяется посредством конъюгации от одной группы особей к остальным.

В общем, это служит примером, иллюстрирующим цель полового размножения. Посредством этого процесса происходит смешение механизмов наследственности двух особей, позволяющее развиваться новым комбинациям в каждом поколении и передавать эти развившиеся изменения от одной к другим особям вида. Это, очевидно, ускоряет механизм эволюции, и в конечном итоге, видимо, он работает на благо вида.

Элементарное доказательство этому заключается в изменениях, которые мы наблюдаем в процессе эволюции. Только простейшие организмы воспроизводятся с помощью бесполого размножения. Более специализированные одноклеточные организмы воспроизводятся с помощью бесполого размножения с введением случайного полового этапа (конъюгации). У многих простых многоклеточных животных имеется чередование поколений. То есть сначала происходит неполовое размножение, воспроизводящее особи, способные к половому размножению; они, в свою очередь, с помощью механизма полового размножения производят особей, которые воспроизводятся только неполовым путем. У более сложных многоклеточных животных, включая и нас с вами, бесполое размножение, однако, целиком и полностью исключается, а половое становится нормой.

Как только организм достигает стадии развития, когда может вырабатывать яйцеклетку, он почти неизбежно участвует в половом размножении. Наверняка у яйцеклетки есть возможность самой и без вмешательства какой-либо другой клетки образовывать организм. Это называется партеногенез («девственное размножение»), и он имеет место у многих беспозвоночных. Например, у пчел это в порядке вещей. Однако, если рассматривать жизнь в целом, такой феномен никогда не встречается у позвоночных.

В общем, яйцеклетка не может воспроизвести организм до тех пор, пока не сольется с клеткой другого типа, называемой клетка спермы (что по-гречески значит «семя»), или сперматозоид (что по-гречески значит «животное семя»).

Процесс слияния яйцеклетки и клетки спермы есть оплодотворение, и получившаяся комбинированная клетка, теперь способная образовать целый организм, является оплодотворенной яйцеклеткой. У ряда простых животных форм одна и та же особь способна вырабатывать как яйцеклетки, так и клетки спермы. Теоретически тогда кажется возможным, чтобы клетка спермы одной особи оплодотворяла свою же яйцеклетку. Но это уничтожает всю цель полового размножения, и такое животное обычно устроено так, что подобной формы оплодотворения происходить не может. Земляной червь, например, вырабатывает как яйцеклетки, так и клетки спермы. Но размножение происходит только тогда, когда два земляных червя вступают в контакт таким образом, что область, вырабатывающая сперму одного, располагается рядом с областью, вырабатывающей яйцеклетку другого. Каждый земляной червь оплодотворяет другого, а не себя самого.

Естественным этапом, который бы устранил всякую возможность самооплодотворения и удостоверял бы, что цель полового контакта достигнута, является такое положение дел, при котором особи вырабатывают только яйцеклетки или только клетки спермы, но никак не то и другое вместе. Яйцеклетки вырабатывают особи женского пола, а сперму – особи мужского пола. Все позвоночные, включая конечно же и человека, разделяются таким образом по половому признаку.

Яйцеклетка

Когда одноклеточное разделяется, каждая дочерняя клетка уже достаточно большая и достаточно сложная, чтобы продолжать жить своей отдельной жизнью. Очевидно, она рождается уже зрелой. Оплодотворенная яйцеклетка даже самого простейшего многоклеточного животного должна подвергнуться ряду клеточных делений, прежде чем станет достаточно большой и достаточно специализированной, чтобы существовать независимо. В период развития клеточной массе требуется энергия, а поскольку она не может питаться, то должна иметь предварительный запас питания. Яйцеклетка, следовательно, содержит в себе питательное вещество, или желток (из названия следует, что обычный его цвет желтый), в достаточном количестве, чтобы заполнить пробел между оплодотворенным яйцом и организмом, достаточно сложным, чтобы кормиться независимо. Из-за наличия желтка яйцеклетка больше, чем обычная клетка, и еще гораздо более неподвижна, благодаря этому.

Если процесс оплодотворения, в котором участвуют клетка спермы и яйцеклетка, должен состояться, вся ответственность за то, что они все-таки встретятся, должна лежать на клетке спермы. Следовательно, клетка спермы должна быть подвижной. Для достижения этого клетка спермы довольно легкая, поскольку не содержит никакого запаса питательных веществ. Ей нужно всего лишь прожить достаточно времени, чтобы проделать путь от места высвобождения до места, где находится яйцеклетка. Если ей не удается этого сделать, то смысла своего существования она не оправдала и, следовательно, нет причины кормить ее дальше. Ей также не нужно иметь цитоплазму, поскольку у яйцеклетки ее достаточно для двоих.

Короче говоря, клетка спермы не нуждается ни в чем, кроме ядерного вещества внутри, которое лежит в основе механизма наследственности. По этой причине сперматозоид гораздо меньше, чем среднестатистическая клетка, настоящий пигмей в сравнении с раздутой от желтка яйцеклеткой. Тем не менее обе клетки, крошечная клетка спермы и гигантская яйцеклетка, содержат равное количество ядерного вещества и обе делают равный вклад в наследственность нового организма.

Для приведения в движение крошечной клетки спермы достаточно всего лишь жгутика. С помощью его сперматозоид, по виду напоминающий микроскопического головастика, устремляется по воде к яйцеклетке – при условии конечно же, что она находится в водной среде.

Оплодотворение морских существ, поскольку они находятся в водной среде, довольно несложное. Самка откладывает икру в каком-нибудь укромном местечке, затем поджидающий самец подплывает к икринкам и извергает поток клеток спермы. Сперматозоиды движутся по направлению к яйцеклеткам, а оба родителя преспокойно уплывают прочь – они выполнили свою работу.

У наземных животных все гораздо сложнее, поскольку сперма не может перемещаться по воздуху или по земле. Следовательно, необходимо, чтобы самец выделял не только сперму, но и жидкость внутри прохода, через который в конечном итоге будут отложены яйца. Клетки спермы доберутся до яйцеклеток внутри тела самки, и, когда позднее будут отложены икринки, они окажутся уже оплодотворенными. Этот процесс оплодотворения внутри тела называется копуляция (спаривание), и для этой цели у самца развился орган копуляции, который он может ввести в организм самки[12].

Беспомощность икринки (или яйцеклетки) на протяжении всего времени, пока она не разовьется в отдельный организм, обусловливает необходимость с точки зрения выживания достичь стадии независимого организма как можно быстрее. Но чем сложнее тип, тем больше времени требуется для развития до того момента, когда организм разовьется полностью. Во многих случаях достигается компромисс: яйцеклетка поспешно устремляется к стадии независимого организма до того, как достигается полное развитие организма. Такой упрощенный, но самостоятельный организм – личинка. Личинка питается и растет до тех пор, пока не будет готова заново родиться и стать взрослой особью. (Иногда стадия личинки становится все более и более важной и фактически подменяет собой стадию взрослой особи.)

Лучше всего нам знаком этот феномен на примере определенных насекомых, поскольку всем известно, что гусеница на определенной стадии жизненного цикла становится почти снова яйцом, только в форме кокона, и появляется из него уже взрослой бабочкой. У позвоночных самым известным примером может служить лягушка, поскольку появляется из икринки в личиночной стадии в виде головастика и позднее постепенно превращается в лягушку, однако без обездвиживания себя на стадии кокона в процессе этого превращения.

Несмотря на это, смертность на стадии личинки очень высока, ведь личинки слишком малы и слишком примитивны, чтобы быть столь же удачливыми при самозащите, как взрослые особи. Поэтому для обеспечения выживаемости вида наиболее общим приемом служит откладывание икры в большом количестве, в надежде, что из всего этого большого количества по крайней мере несколько выживут и достигнут зрелости при стечении благоприятных обстоятельств. Такое действительно происходит, иначе большая часть видов рыб исчезла бы к настоящему времени.

Альтернатива этому – позаимствовать какую-нибудь форму защиты для икры (яиц) и личинок до тех пор, пока они не смогут сами о себе позаботиться. Так, некоторые рыбы строят гнезда или держат икру в карманах своего тела или во рту до тех пор, пока мальки не достигнут определенной стадии развития. Есть даже случаи, когда оплодотворенные яйцеклетки остаются внутри полостей организма самки до стадии личинки.

Однако у морских животных такие защитные способности развиты слабо.

У наземных позвоночных забота о яйцах становится более важной по нескольким причинам. Прежде всего, на земле стадия личинки должна быть упразднена. Земля как среда обитания невероятно сурова и жестока по сравнению с ласковым морем, в котором изначально и возникла жизнь. С силой притяжения нельзя справиться одной лишь способностью держаться на поверхности суши, ее приходится преодолевать с помощью хорошо развитых мышц; атмосферу можно вдыхать лишь хорошо развитыми легкими, а воду сохранять в хорошо развитых почках. Молодые рептилии, следовательно, должны появляться из яиц меньшими, чем взрослые особи, и, по-видимому, более слабыми, но никоим образом не более простыми по строению. Они всегда похожи на взрослые особи и способны вести самостоятельный образ жизни, ничем не отличающийся от образа жизни их родителей.

Опустить стадию личинки означает продолжить стадию развития внутри яйца, что, в свою очередь, означает, что яйцо должно содержать большое количество желтка. Следовательно, каждое яйцо представляет собой огромное хранилище пищевых запасов, и из-за его размеров существует строгий лимит количества откладываемых яиц. В то время как рыбы и лягушки могут откладывать огромное количество икринок и полагаться на случай, что некоторым из них удастся выжить, рептилии и птицы должны откладывать небольшое количество яиц и, следовательно, заботиться о них. Рептилии могут прятать свои яйца в песке и даже оставаться поблизости до тех пор, пока малыши не начнут вылупляться, но птицы – вот классический пример существ, которые заботятся о своих яйцах.

Забота о яйцах стала большей необходимостью в связи с тем фактом, что птицы – теплокровные. Это очень большое преимущество для выживания, поскольку механизм организма работает с одинаковой скоростью при любых изменениях внешней температуры. Птицы столь же энергичны прохладным утром, сколь и жарким полуднем, им не нужно, как рептилиям, ждать, когда солнце разогреет их вялые, скованные холодом мышцы. Птицы смогут пережить зимние холода без особых усилий, если только найдут пищу.

Но тепло нужно как-то поддерживать. Ткани птиц могут выдерживать холод ничуть не дольше, чем ткани рептилий. Птица, достигнув зрелости, должна поддерживать температуру до тех пор, пока жива, но как быть птенцу, развивающемуся внутри яйца? Он слишком мал, чтобы производить тепло со скоростью, достаточной для компенсирования излучения тепла с поверхности яйца. Из оставленного без присмотра яйца птенец никогда не вылупится. Вот почему родитель (обычно мать, хотя иногда и отец) должен высиживать яйца, согревая их теплом своего тела. Это утомительное занятие, но оно обеспечивает выживание всех, или почти всех, яиц. Даже после рождения птенцов птицы-родители зачастую вынуждены переносить продолжительные и тяжкие испытания, поскольку должны вкладывать пищу в постоянно разинутые клювики своих еще беспомощных малышей.

Альтернатива сложной заботе о яйце и птенце, которую проявляют птицы, возникает по причине тенденций, наблюдаемых у рептилий и даже у некоторых акул. Иногда оплодотворенное яйцо удерживается внутри прохода, который обычно служит ему дорогой во внешний мир, и хранится там до выхода из него детенышей. Такие животные откладывают скорее детенышей, а не яйца. Поскольку животные, откладывающие яйца, называются яйцекладущими, то те, которые удерживают яйца в себе и выдают уже готовый «результат», – яйцеживородящими. Яйцам яйцеживородящих животных обеспечено выживание до тех пор, пока жива мать, а это само по себе важно. Но для нас еще важнее тот факт, что яйцеживорождение стало выполнять еще и дополнительную функцию. Когда особая группа рептилий обзавелась теплой кровью и представители ее стали первыми примитивными млекопитающими, сохранение яиц внутри прохода служило не только защитой, но и средством поддержания в них определенной температуры. Таким образом, яйцеживородящие заимели нечто вроде внутреннего инкубатора.

Плацента

Первые млекопитающие имели не полностью развитой механизм яйцеживорождения. Мы знаем об этом, потому что некоторые из них сохранились до наших дней, правда только в Австралии и Новой Гвинее. Эти страны отделились от Азии еще до того, как появились высшие и более эффективные виды млекопитающих. Избежав конкуренции с появившимися позднее, первые млекопитающие выжили на этом отдаленном континенте. В других местах им выжить не удалось. Когда первые исследователи Австралии вернулись с отчетами о животных с волосяным покровом (и, следовательно, млекопитающих), которые, тем не менее, откладывают яйца, их подняли на смех, но оказалось, что они говорили правду. Эти яйцекладущие млекопитающие помещены в отдельный подкласс – яйцекладущие млекопитающие, лишенные плаценты (prototheria, что по-гречески значит «первые животные»). Их яйца не совсем заканчивают свое развитие к тому времени, как появляются из материнского тела, и поэтому их нужно высиживать на последних стадиях развития.

Яйцекладущие млекопитающие, лишенные плаценты, ко всему прочему проявляют и другие примитивные характерные черты. Они являются несовершенными теплокровными, и, хотя и выделяют молоко, один из видов таких животных, утконос, не имеет сосков. Более того, мочеиспускательный канал, прямая кишка и родовой канал этих самых яйцекладущих, лишенных плаценты, вливаются в один общий канал с одним отверстием во внешний мир. Этот единственный канал называется клоака (что по-латыни значит «сточная труба»). Клоака вообще-то существует и у других классов позвоночных, но то, что она имеется у млекопитающего, явление необычное. Все млекопитающие, за исключением яйцекладущих, лишенных плаценты, имеют более одного отверстия из таза во внешний мир. Разнообразные выжившие члены этого семейства поэтому были все сразу отнесены к одноапертурным, или monotremata (что по-гречески означает «одно отверстие»).

Представителями второго подкласса млекопитающих являются metatheria (что по-гречески означает «промежуточное животное»), и они яйцеживородящие. Яйцо уменьшилось в размерах, и период развития внутри яйца, следовательно, тоже сократился. Детеныш выходит из яйца до того, как яйцо откладывается, поэтому живой детеныш появляется из родового канала. Однако сокращение срока развития привело к тому, что детеныш рождается слишком недоразвитым, чтобы мог существовать самостоятельно. У него хватает сил только на то, чтобы проделать путь по шерсти матери в сумку на животе и забраться внутрь. Там он прикрепляется к соску и остается в таком состоянии до тех пор, пока не разовьется полностью. То, что не закончилось в яйце, завершается в сумке, и это почти возвращение к стадии личинки. Из-за наличия сумки все виды этого подкласса отнесены к сумчатым.

Хотя сумчатым повезло больше, чем одноапертурным, и они сохранились до сегодняшнего дня в большом разнообразии видов, устройство сумки было хуже, чем то, которое последует за этим, так что почти все сумчатые (кенгуру наиболее наглядный пример), подобно одноапертурным, ограничиваются Австралией и близлежащими островами. Единственным сумчатым, обитающим вне данной местности, является американский опоссум, и он выжил только благодаря плодовитости.

Хотя млекопитающие впервые появились относительно рано – в период расцвета рептилий, – они оставались ничем не выдающимися маленькими животными десятки миллионов лет, на протяжении которых повсюду доминировали рептилии. Суетливые млекопитающие не давали никакого повода предполагать, что в будущем станут хозяевами планеты, и одной из причин, возможно, было то, что они все являлись представителями или prototheria, или metatheria, или же третьей непримечательной и примитивной группы, которая сейчас вымерла.

Только после климатических изменений, возвестивших конец мезозоя, возникла последняя группа млекопитающих, единственная, которая на протяжении долгого времени оказалась действительно преуспевающей. Эти млекопитающие входили в подкласс eutheria (что по-гречески означает «истинное животное»). Входящими в подкласс истинных животных прогресс metatheria был доведен до конца. Яйцо становилось еще меньше, пока не достигло размера булавочной головки, что даже меньше, чем икринки большинства рыб. Для любого животного, столь сложного, как млекопитающее, было невозможно образовать такое яйцо с запасом жизненных сил, которых хватит хотя бы для того, чтобы добраться до сумки. Поэтому решением было оставить его внутри тела и кормить там. Другими словами, развивающееся яйцо eutheria прикрепляется к стенке родового канала, который образовался в форме растяжимой сумки, или матки, предназначенной для размещения развивающегося яйца или яиц, а также для роста в нем развивающегося детеныша.

Оболочки, которые окружают все амниотические яйца у eutherians, модифицировались в орган, который облегает внутреннюю поверхность матки. Это – плацента (что по-гречески значит «лепешка», потому что она плоская и широкая, как блин). У сумчатых, некоторых рептилий и акул и даже у некоторых беспозвоночных образовался орган с функциями, подобными тем, которые выполняет плацента в процессе развития яиц, но только у истинных животных он действительно достиг полного развития, и мы сами конечно же пополнили ряды истинных животных. Плацента богато снабжена кровеносными сосудами, образовавшимися у эмбриона[13], в то время как стенки родового канала в равной степени хорошо снабжены кровеносными сосудами, образовавшимися у матери. Определенно, здесь нет безусловно прямой связи. Кровь не перетекает от матери к эмбриону или наоборот. Однако глюкоза, кислород, аминокислоты – все составляющие жизни – поступают из кровеносных сосудов матери в сосуды эмбриона, а двуокись углерода, мочевина и все отходы, образуемые эмбрионом, просачиваются через кровоток матери.

Две артерии ведут от эмбриона по узкому пупочному канатику, или пуповине, к плаценте, где разделяются на многочисленные капилляры. Они снова собираются в вену, которая отводит кровь назад через пуповину. Естественно, именно эта вена песет артериальную кровь, обогащенную кислородом, взятым из кровотока матери.

Артерии пуповины несут венозную кровь. (Это аналогично ситуации с легочной артерией и венами у способного к самостоятельной жизни человека (см. главу 6), а также логично, поскольку у эмбриона плацента выполняет ту же функцию, что и легкие у независимо существующего человека.)

Развивающийся детеныш обладает формой гемоглобина, несколько отличающейся от обычного. Такой гемоглобин образует более тесную связь с кислородом, чем гемоглобин взрослого человека, ведь кислород, так сказать, отрывается от гемоглобина матери гемоглобином плода и легко проникает через оболочки от матери к плоду, но не наоборот. Гемоглобин плода начинает заменяться гемоглобином взрослого еще до рождения, и этот процесс завершается через четыре месяца после рождения.

Когда детеныш появляется из матки, плацента и другие оболочки выходят как послед, или детское место. Пуповина отрывается, но место, к которому она когда-то была прикреплена, у человека ясно видно. Это – пупок, или пуп.

Имеющих плаценту истинных животных иногда называют плацентарными млекопитающими. Иногда также eutherians и metatherians объединены в один подкласс theria (по-гречески «животные») и считаются отдельными группами этого подкласса, но подобные усовершенствования классификации нас с вами не касаются.

Женские половые органы

Органы, участвующие в процессе репродукции, можно объединить в одно понятие половые (детородные) органы, или гениталии (что по-гречески означает «родить»). Из них наиболее важными являются те, которые образуют яйцеклетки у женщин и клетки спермы у мужчин. Это – половые железы, или гонады (по-гречески «генератор»); в дополнение к половым клеткам они выделяют гормоны, которые управляют изменениями, происходящими в человеческом организме в пубертатном периоде, и поддерживают репродуктивную систему в рабочем состоянии.

Женские гонады, в которых образуются яйцеклетки, естественно, называются яичниками. У взрослой женщины яичники представляют собой пару небольших по размерам органов, по форме напоминающих крупную уплощенную оливку, длиной 1,5 дюйма, шириной 1 дюйм, а толщиной 0,5 дюйма. Сначала они образуются в области почек, но в процессе развития плода опускаются в область таза, где и остаются, располагаясь чуть более вентрально, чем прямая кишка, но более дорсалыю, чем мочевой пузырь.

Яичник содержит до 400 000 потенциальных яйцеклеток, каждая из которых расположена в примитивном граафовом пузырьке, названном так в честь голландского анатома XVII века Ренье де Граафа. В начале пубертатного периода, когда у девушки начинают происходить важные гормональные изменения, питуитарной железой выделяется гормон, стимулирующий образование пузырьков. Этот гормон вызывает созревание яйцеклетки внутри яичника, но обычно только одной за раз и с интервалом в четыре недели. Это продолжается чуть более тридцати лет, и за этот период образуется примерно 400 зрелых яйцеклеток, по одной на каждую тысячу потенциальных яиц. (Одновременно будут образовываться несколько пузырьков, но обычно только один доходит до конца, другие, дегенерирующие впоследствии, – фальстарт.)

Потенциальная яйцеклетка, также называемая овоцит (незрелая яйцеклетка), вместе со своим пузырьком растет и развивается, минуя несколько сложных стадий, до тех пор, пока не становится больше любой другой клетки человеческого организма. Эмбрион получает питание от матери через плаценту, но должен быть достаточно обеспечен желтком, чтобы пройти самые первые стадии развития, во время которых прикрепляется к стенке матки и образует плаценту. Однако яйцеклетка, хотя и самая большая клетка человека, в прямом смысле не так уж и велика – диаметр ее около ¹/₁₂₀ дюйма, что делает яйцеклетку видимой невооруженным глазом как мельчайшую крупинку. Примерно десять дней спустя после начала развития овоцита пузырек, который стал достаточно большим, чтобы торчать из яичника, подобно крошечному волдырю, разламывается, и яичник освобождается от содержимого в полость тела. Это овуляция. Разорвавшийся пузырек заполняется сначала кровью, а затем желтым жирообразным веществом. Тогда он называется corpus luteum (желтое тело). Рядом с каждым яичником имеется проток длиной около 5,5 дюйма, называемый фаллопиева труба (в честь итальянского анатома XVI века Габриеле Фаллопия). Она раздвигается рядом с яичником, образуя широкое, окаймленное бахромкой (или, по-латыни, фимбрией) отверстие. Яйцеклетка, высвобождаясь из своего пузырька, попадает в это отверстие, медленно продвигается по трубе. Фаллопиева труба выстлана ресничками, которые проталкивают яйцеклетку по трубе. Во время нахождения в фаллопиевой трубе яйцеклетка проходит завершающие этапы развития.

Именно в фаллопиевой трубе яйцеклетка встречается с клеткой спермы, если таковая находится поблизости. Они будут там находиться, конечно, только в том случае, если копуляция (соитие) имела место во время овуляции. Если копуляции не было, яйцеклетка остается неоплодотворенной и спустя один-два дня ожидания погибает.

Поскольку овуляция у женщин происходит обычно раз в четыре недели, это означает, что она способна к зачатию всего несколько дней в месяц. Это ожидание оплодотворения в случае копуляции у человека более выражено, чем у большинства млекопитающих. У многих млекопитающих овуляция происходит только в определенное время года, именно в это время самки приглашают к копуляции. У самцов происходят гормональные изменения, повышающие сексуальную активность, и копуляция, которая затем имеет место, почти неизбежно ведет к оплодотворению.

Женщина может изъявлять несколько большую готовность к половой активности во время овуляции, нежели в какое-либо другое время, но для человека разумного «сезонной активности» не существует. Человек – существо достаточно капризное, чтобы стремиться вступать в сексуальные отношения в какой-то определенный период времени, и никак не в другой, но это не имеет никакого отношения к календарю. Мужчина и женщина могут вступать в половые сношения в любое время.

Это снижает эффективность копуляции в смысле зачатия, и зачастую сексуальная активность не заканчивается ничем, что касается продолжения рода. Однако подобная неэффективность, понятно, не слишком опасна, принимая во внимание коэффициент рождаемости и рост населения.

Фаллопиевы трубы, по одной с каждой стороны, ведут в полый грушевидный орган, расположенный в средней плоскости тела, сразу над мочевым пузырем. Это – лоно, или матка. Матка имеет сильные мышечные стенки и слизистую оболочку в качестве внутреннего выстилающего слоя, богато снабженную кровеносными сосудами. Этот внутренний слой называется эндометрий (что по-гречески значит «внутреннее лоно»). По мере того как яйцеклетка продвигается по фаллопиевой трубе, желтое тело, которое она оставила после себя, вырабатывает гормон, подготавливающий эндометрий к приближающейся яйцеклетке. Эндометрий становится мягким, влажным и даже лучше снабжается кровью. Когда оплодотворенная яйцеклетка входит в матку, она прилипнет к эндометрию и начнет образовывать плаценту. Она останется в матке на весь срок эмбрионального и фетального развития, и на протяжении этого времени матка будет расти вместе с развивающимся младенцем. Как нам всем хорошо известно, увеличение в размерах становится заметным во второй половине беременности.

В редких случаях одновременно созревает больше одной яйцеклетки, и если клетки спермы их поджидают, то, если оплодотворяются две яйцеклетки, развивается и рождается двойня, три – тройня, и так далее.

Двоих детей, рожденных одновременно из отдельных яйцеклеток, оплодотворенных отдельными клетками спермы, называют двуяйцевыми (дизиготными) близнецами. Каждый из них имеет собственный набор факторов наследственности, и они похожи друг на друга не больше, чем похожи друг на друга обычные братья и сестры, рожденные в разное время. Двуяйцевые близнецы не обязательно одного пола. Но случается и так, что одна оплодотворенная яйцеклетка в процессе развития распадается на две половины, каждая из которых может продолжать развиваться и образовать целый организм. (Эта форма бесполого размножения имеет место даже у человека.) Поскольку два этих организма происходят из одной клетки, оплодотворенной одной спермальной клеткой, у них одинаковый набор наследственных факторов. Это однояйцевые (монозиготные) близнецы, они всегда одного пола и всегда очень похожи. Бывает, что однояйцевых близнецов рождается сразу трое, четверо и даже пятеро.

Было установлено, что двуяйцевые близнецы численно превосходят по количеству однояйцевых в соотношении три к одному, двойня рождается в 1 случае из 85, тройня – из 7500, четыре близнеца появляются на свет в 1 случае из 650 тысяч, а пять – из 57 миллионов. Чем больше детей рождается, тем меньше в среднем они должны весить и тем меньше преуспеть в развитии. Следовательно, шансов на выживание становится меньше с ростом числа новорожденных. Именно поэтому весь мир был поражен, когда в далеком 1934 году миссис Оливия Дионне родила пять девочек-близнецов (однояйцевых), причем все были живы. Это был первый случай, отмеченный в истории.

Если яйцеклетка не оплодотворена, то, как я уже говорил ранее, попадая в матку, она быстро погибает. Желтое тело также постепенно уменьшается, оставляя рубец на яичнике. (С возрастом из-за повторяющихся овуляций яичник утрачивает свою изначально гладкую внешнюю поверхность, она становится неровной и покрыта ямками из-за образования рубцов.)

Когда желтое тело исчезает, его гормон также исчезает, и эндометрий начинает разрываться и вместе с некоторым количеством крови выделяется из организма в течение нескольких дней через отверстие в узком нижнем конце грушеобразной матки, называемое шейка. Это цервикальное (шеечное) отверстие ведет в трубку длиной 3 дюйма – влагалище, или вагину (по-латыни «ножны», поскольку во время полового сношения она служит как бы «ножнами» для пениса). Влагалище открывается наружу сразу позади гораздо более узкого мочеиспускательного канала, или уретры, и немного не доходя до ануса. Чувствительная область вокруг трех этих отверстий – промежностъ.

Отверстия влагалища и мочеиспускательного канала, когда бедра находятся в обычном положении, закрыты двумя складками ткани. Внутренняя складка – это labia minora (что по-латыни означает «малые губы»), а внешняя – labia majora (что по-латыни означает «большие губы»). Влагалищное отверстие и губы, закрывающие его, иногда называют вульвой, или наружными женскими половыми органами. В переднем конце вульвы между двумя малыми половыми губами находится небольшой орган, длиной всего дюйм, хорошо снабженный нервными окончаниями и очень чувствительный. Это – клитор (от греческого слова «окружать», возможно, потому, что его окружают губы).

Через вагину удаляется содержимое матки. Если имело место удачное оплодотворение, именно оттуда появляется младенец.

Когда оплодотворения не происходит, отмерший эндотелий вместе с отработанным материалом должен медленно выйти из организма, этот процесс длится несколько дней и называется месячные, или менструация. Когда менструация заканчивается, цикл начинается снова, и созревает новая яйцеклетка.

Цикл и сопровождающие его месячные начинаются приблизительно на тринадцатом году жизни. Месячные приходят каждый месяц (отсюда их название), если только не прерываются из-за беременности. В сорок пять – пятьдесят лет они становятся нерегулярными, потом приходят все реже и реже и в конце концов прекращаются. Период, когда месячные прекратились, называется менопауза (что по-гречески означает «прекращение менструаций»). Весь процесс может быть не слишком приятным для женщины. Месячные иногда бывают болезненными, им может предшествовать период нервного напряжения и депрессии. Порой во время менструации трудно заниматься повседневными делами без предосторожностей, которые иногда неудобны и обычно причиняют беспокойство, особенно потому, что приличия требуют, чтобы об этом недомогании вообще не упоминалось. Первые месячные иногда вызывают испуг у юной девушки, которая недостаточно подготовлена к этому, а менопауза может длиться месяцы и даже годы, сопровождаясь неприятными симптомами, пока организм приспосабливается к изменению продолжительного гормонального цикла.

Большая эмоциональная нестабильность женщин по сравнению с мужчинами может возникать отчасти из-за неудобств, вызываемых этим циклом, а отчасти из-за связанных с ним физических недомоганий и перепадов настроения.

Древние греки чувствовали связь между эмоциональным состоянием женщины и ее половыми органами. По-гречески женский половой орган матка и истерика обозначаются одним термином, которым мы до сих пор пользуемся, когда говорим о хирургическом удалении матки, называя его гистерэктомия. Древние греки догадывались о некой связи между маткой и эмоциями, неконтролируемый взрыв которых мы до сих пор называем истерией. Однако, как нам всем известно, мужчины тоже бывают истеричными, хотя у них нет такого оправдания, как женская матка.

Мужские половые органы

Мужские гонады (половые железы) состоят из пары тестикул (яиц, или яичек, – последний термин – уменьшительная форма первого). Слово произошло от латинского термина «свидетельствовать». Тому есть несколько объяснений, по наиболее логичным кажется то, что наличие у мужчины яичек указывало на его принадлежность к мужскому полу.

В древние времена в этом было больше смысла, чем сейчас, потому что тогда существовал широко распространенный обычай отрезать яички у молодых рабов. Это называлось кастрация. Кастрация не мешала росту и не угрожала жизнедеятельности, но, поскольку яички выделяют гормоны, которые у мужчины вызывают изменения, связанные с половой зрелостью, у кастрированного юноши не росла борода, голос не становился низким, и конечно же он был лишен влечения к противоположному полу и не был способен на половые сношения. Кастрированный мужчина – это евнух (что по-гречески значит «страж спальни»). Так его называли потому, что его можно было использовать в качестве охранника, при котором женщинам гарема не грозили никакие сексуальные домогательства. Обычный мужчина с нормальными сексуальными способностями явно не подходил для подобной должности. К счастью, жестокая и унизительная практика кастрации стала неупотребительной в цивилизованном мире.

Яички размером и формой несколько напоминают женские яичники и, подобно им, изначально формируются в области почек и опускаются в процессе развития эмбриона. У немлекопитающих позвоночных они остаются внутри таза, подобно женским яичникам, однако у млекопитающих опускаются ниже. У человека примерно за месяц до рождения они выходят из таза, проталкивая впереди себя брюшину. В процессе этого яички оказываются в кожаном мешке, называемом мошонка.

Мошонка висит между бедрами, поэтому яички имеют температуру на несколько градусов ниже, чем имели бы, находясь внутри тела. Это важно для нормального развития клеток спермы. Случается, что ребенок рождается с яичками, которые не завершили процесс выхода из таза. Это состояние называется крипторхизм (по-гречески «спрятанные тестикулы»), или неопущение яичка[14]. Мужчина с крипторхизмом неизбежно стерилен, очевидно, потому, что сперма не может развиваться при температуре тела.

Внутри яичка расположено множество очень узких трубочек, которые скручиваются и извиваются. Это – свернутые в спираль семявыносящие трубочки. Внутренняя оболочка этих трубочек состоит из множества клеток, которые непрестанно делятся, образуя крошечные клетки спермы. Головка клетки человеческой спермы, которая содержит нуклеарный (ядерный) материал, имеет длину всего 0,004 миллиметра. Это очень маленькая клетка, поскольку составляет всего одну треть от объема эритроцита, который и сам чрезвычайно мал. К головке клетки спермы прикрепляется хвост (жгутик), длина которого может достигать 0,15 миллиметра, но длина клетки спермы, включая хвост, значительно меньше, чем диаметр раздутой женской яйцеклетки. Клетка спермы по объему менее ¹/_{100 000} женской яйцеклетки.

Каждая свернутая спиралью семявыносящая трубочка, если ее выпрямить, будет 1–2 фута длиной. Поскольку в каждом яичке их около 800, каждый мужчина имеет в общем около полумили спермообразующих трубочек. Поэтому неудивительно, что чрезвычайно крошечные клетки спермы постоянно производятся в огромном количестве. В отличие от женской яйцеклетки, похоже, нет верхнего предела числу клеток спермы, которые могут образовываться у мужчины до преклонного возраста.

По мере образования клетки спермы передвигаются по трубочкам и собираются в протоках, которые объединяются и в конечном итоге сливаются в большую свернутую спиралью трубку, которая раскрывается в верхней части каждого яичка. Это эпидимис (что по-гречески означает «над близнецами», под «близнецами» конечно же скромно подразумеваются яички) – придаток яичка. Эпидимис проходит по всей длине яичка, постепенно сужаясь, затем распрямляясь, а потом снова разворачиваясь вверх в качестве – относительно узкой и прямой трубки семявыносящего протока. Этот семенной проток длиной около 2 футов несет клетки спермы в таз вокруг мочевого пузыря и вниз в направлении мочеиспускательного канала – уретры.

У основания мочевого пузыря имеются два семенных пузырька, выделяющие жидкость, которая транспортируется по небольшому протоку в семенной проток. После этой точки соединения с последним отрезком протока, называемым семявыбрасывающим протоком, и сперма и жидкость направляются в уретру. Отверстие полового органа, таким образом, объединяется с отверстием уретры, поэтому у мужчин из таза ведут только два отверстия, в отличие от трех, имеющихся у женщин.

По соседству с областью, где семявыбрасывающий проток входит в уретру, находится орган, по форме напоминающий плод каштана, – предстательная железа, или простата. Предстательная железа секретирует в уретру густоватую жидкость, которая, очевидно, служит для улучшения подвижности спермы и обеспечения более подходящего окружения для нее. Конечная жидкость, в которую погружается сперма, – это семя. (Простата может быть источником значительных неприятностей в поздние годы жизни мужчины, поскольку у нее есть тенденция увеличиваться, что затрудняет мочеиспускание, поскольку железа близко прилегает к уретре. К тому же, как ни печально, существует большая вероятность развития рака предстательной железы.)

Мужская уретра проходит вдоль пениса, который состоит из трех скоплений кавенозной ткани (пещеристых тел), удерживаемых вместе соединительной тканью. Кавенозная ткань представляет собой губчатую массу, состоящую по большей части из кровеносных сосудов. При надлежащем стимуле артерии, несущие кровь к пенису, расширяются, а вены, выносящие кровь, сужаются. Кровь может поступать к органу, но не отливать от него. Пенис, налившийся кровью, становится твердым и напряженным.

Самая нижняя из трех скоплений кавенозной ткани (та, через которую проходит уретра) расширяется на конце, образуя мягкий, гладкий, не покрытый волосами и чувствительный кончик полового органа. Этот кончик называется головка полового члена.

При обычном состоянии пениса головка покрыта кожной складкой, называемой крайняя, или препуциальная (по-латыни «перед пенисом») плоть. У евреев, мусульман, а также представителей других конфессий религиозный обряд выстроен вокруг удаления крайней плоти, эта процедура называется циркумцизия (от латинского «обрезать по кругу»), или обрезание. После этой процедуры головка пениса остается видимой все время. Обрезание становится более распространенным среди общей массы населения, вне зависимости от религиозных убеждений, поскольку носит гигиенический характер. Обрезанный пенис гораздо легче содержать в чистоте. По-видимому, вполне понятно, что обрезание никоим образом не вредит половой активности.

Длина пениса в расслабленном состоянии около 4 дюймов, а при эрекции – около 6 дюймов. Длина пениса, как ни странно, почти одинакова у всех мужчин и не зависит от общего размера тела. Эрегированный пенис при половом сношении помещается в женскую вагину (влагалище). На пике активности, которая следует за этим, половые органы и мужчины и женщины подвергаются ряду спазматических мышечных сокращений, что приводит к оргазму (от греческого слова «кипеть»). Перистальтическое движение начинается в яичках и захватывает эпидимис и протоки, гоня клетки спермы и семя вперед и выбрасывая их из отверстия уретры во влагалище. Этот процесс называется эякуляция (от латинского слова «выбрасывать»), или семяизвержение. Около 3–4 миллилитров семени выбрасывается при эякуляции, и в них может содержаться до полумиллиарда (!) клеток спермы.

Женские половые органы также начинают перистальтическое движение, направление этого движения скорее внутрь, чем наружу, так чтобы клетки спермы были втянуты в фаллопиевы трубы. Только одна клетка спермы может слиться с яйцеклеткой, но сотни миллионов других тоже выполняют свою функцию. Это подтверждает тот факт, что, когда число клеток спермы в единичной эякуляции падает ниже 150 миллионов, оплодотворения в большинстве случаев не происходит. Хотя только одна клетка спермы нужна для проникновения в яйцеклетку, многие другие, видимо, необходимы, чтобы выделять ферменты в достаточном количестве, для расщепления защитной оболочки яйцеклетки, чтобы эта самая единственная клетка спермы могла попасть внутрь.

После того как яйцеклетка оплодотворена, начинается процесс, который через девять месяцев превратит ее в человеческий организм с очень сложным строением, описанным в этой книге. Из этой одной клетки в конечном счете получается структура, в которой каждая кость и мышца на своем месте, каждый нерв и кровеносный сосуд располагается там, где ему надлежит быть, каждый орган готов выполнять свою функцию. И в конечном счете организм с таким строением достигает достаточной зрелости, чтобы принять участие в появлении еще одного нового организма. И мы надеемся, что этот процесс будет продолжаться до бесконечности.